(57)【要約】      （修正有）【課題】  小型化を図りつつ品質に優れた燃料電池を提供する。【解決手段】  第１セパレータ１１００の一方の面側に形成された燃料流通領域１１１０と、他方の面側に形成された酸化剤流通領域が、単セルの重ね合わせ方向に見てずらした位置に設けられると共に、第１セパレータ１１００に一方の面側の燃料流通領域１１１０と他方の面側における酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する燃料流通用貫通孔１１１１，１１１２が設けられ、かつ、セパレータの他方の面側に該燃料流通用貫通孔と燃料用マニホールドとを結ぶ通路が設けられることで、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路が形成され、かつ、第１セパレータ１１００に他方の面側の酸化剤流通領域と酸化剤流通用貫通孔１１３１，１１３２によっても、同様に、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されることを特徴とする。【選択図】  図２
2007066644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と、該電解質膜を挟みこむように設けられたアノード及びカソードと、これらを挟み込むように設けられる一対のセパレータの対向面とから構成される単セルが複数重ね合わせられたセルスタックを備え、
該セルスタックには、単セルの重ね合わせ方向に貫通する燃料用マニホールド及び酸化剤用マニホールドが形成された燃料電池において、
セパレータの一方の面側に形成され、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域と、他方の面側に形成され、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域が、単セルの重ね合わせ方向に見てずらした位置に設けられると共に、
セパレータに一方の面側の燃料流通領域と他方の面側における酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する燃料流通用貫通孔が設けられ、かつ、セパレータの他方の面側に該燃料流通用貫通孔と燃料用マニホールドとを結ぶ通路が設けられることで、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路が形成され、
セパレータに他方の面側の酸化剤流通領域と一方の面側における燃料流通領域の外側の領域とを連通する酸化剤流通用貫通孔が設けられ、かつ、セパレータの一方の面側に該酸化剤流通用貫通孔と酸化剤用マニホールドとを結ぶ通路が設けられることで、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
燃料流通領域の平面形状及びその大きさと酸化剤流通領域の平面形状及びその大きさが同一となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
セパレータの一方の面側の燃料流通領域と他方の面側の酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向にずらした位置に設けられており、
隣り合う一対のセパレータにおいて、電解質膜を介して対向する燃料流通領域と酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て一致されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
回転対象性を有する形状のセパレータが用いられることで、同一の構成のセパレータが、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向にずらされながら重ね合わせられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
【請求項５】
重ね合わせられた単セルのうち端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域、及び、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域は、それぞれ単セルの重ね合わせ方向に見て一致されており、
端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域と、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向にずらした位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
【請求項６】
端から奇数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドは別々に形成されると共に、
端から奇数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドは別々に形成されることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
端から奇数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドは共有されると共に、
端から奇数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドは共有されることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項８】
電解質膜を介して対向する燃料流通領域と酸化剤流通領域の一部にのみ触媒層が設けられることで、
各単セルにおける水素と酸素の反応領域が、単セルの重ね合わせ方向に見て一致されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単セルが複数重ね合わせられたセルスタックを備える燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池（固体高分子型燃料電池）は、単セルが複数重ね合わせられたセルスタックを備える構成である。ここで、単セルは、触媒層とガス拡散層とからなるアノード及びカソードが電解質膜を挟み込んだ構成である。そして、アノード側に水素を含む燃料を流し、カソード側に酸素を含む酸化剤を流すことで、触媒層において反応が生じて発電がなされる。すなわち、アノードでは、水素がプロトンと電子に分かれ、プロトンは水分子を伴って膜中を通ってカソードに移動し、電子は外部回路を通ってカソードに移動する。カソードでは酸化剤中の酸素とアノードから移動してきたプロトンと電子とが反応して水が生成される。このようにして、カソード側からアノード側に電流が流れる。
【０００３】
＜従来例１＞
図４６〜図５２を参照して、従来例１に係る燃料電池を説明する。図４６は従来例１に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。なお、図４６においては、複数の単セルを備えた燃料電池のうち、一部の単セル群について、単セルの重ね合わせ方向に垂直な方向から見た部品展開図の概略図である。図４７は従来例１に係る燃料電池におけるセパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図４８は従来例１に係る燃料電池におけるセパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図４９及び図５０は従来例１に係る燃料電池における冷却面が設けられたセパレータにおける冷却面側の平面図である。図５１は従来例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。図５２は従来例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。なお、説明の便宜上、表裏の２面を有するセパレータ及びＭＥＡについて、図４６中左側を「一方の面」、右側を「他方の面」とする。
【０００４】
図４６に示すように、燃料電池は、複数のセパレータ５０００と、複数のＭＥＡ５５００とを備え、これらセパレータ５０００とＭＥＡ５５００が交互に配置された構成である。そして、ＭＥＡ５５００と、ＭＥＡ５５００を介して対向する一対のセパレータ５０００の一方の面と他方の面とによって単セルが形成される。また、このように形成された単セルが、図４６に示すように、複数重ね合わせられることでセルスタックが構成される。
【０００５】
セパレータ５０００の一方の面５０００ａには、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域５０１０が形成される。この燃料流通領域５０１０は、セパレータ５０００の一方の面５０００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図４７においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、燃料流通領域５０１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０００６】
セパレータ５０００の他方の面５０００ｂには、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域５０２０が形成される。この酸化剤流通領域５０２０は、セパレータ５０００の他方の面５０００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図４８においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、酸化剤流通領域５０２０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０００７】
また、セパレータ５０００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔５０１１，５０１２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔５０２１，５０２２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔５０３１，５０３２が設けられている。各貫通孔５０１１，５０１２，５０２１，５０２２，５０３１，５０３２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【０００８】
なお、図４７，４８においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０００９】
固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低い一方で、触媒層における反応時には発熱してしまう。そのため、単セルが多数重ね合わせられる場合には、過熱防止のために、何らかの方法でセルスタックを冷却する必要がある。
【００１０】
一般的には、従来例１のように、何セルかおきにセパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる。図４６においては、図中左から６番目のセパレータ５００１と７番目のセパレータ５００２の間に冷却水を流すようにしている。なお、単セルの数によっては、冷却構造（機構）が設けられない場合もある。また、セパレータとセパレータの間（セパレータの表面側）ではなく、セパレータの周囲（セパレータの側面側）に冷却水を流すようにする構造が設けられる場合もある。これらの場合には、冷却水用マニホールド及びこれを形成するための貫通孔が不要であることは言うまでもない。
【００１１】
従来例１においては、図中左から６番目のセパレータ５００１における一方の面は、通常のセパレータ５０００の一方の面５０００ａと同一の構成であり、図中左から７番目のセパレータ５００２における他方の面は、通常のセパレータ５０００の他方の面５０００ｂと同一の構成である。
【００１２】
これに対して、セパレータ５００１の他方の面５０００ｃには、冷却水流通領域５０５０が形成されており、セパレータ５００２の一方の面５０００ｄには、冷却水流通領域５０６０が形成されている。冷却水流通領域５０５０は、セパレータ５００１の他方の面５０００ｃに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成され、冷却水流通領域５０６０は、セパレータ５００２の一方の面５０００ｄに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。
【００１３】
ただし、単一のガスケットによって、冷却水流通領域５０５０側の流路溝と、冷却水流通領域５０６０側の流路溝が取り囲まれる。つまり、ガスケットの一方の面がセパレータ５００１の他方の面５０００ｃに密着し、ガスケットの他方の面がセパレータ５００２の一方の面５０００ｄに密着するように構成される。
【００１４】
なお、図４９，５０においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、冷却水流通領域５０５０，５０６０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。また、この従来例１においては、冷却水流通領域５０５０，５０６０のいずれにも複数の流路溝が形成される場合を説明したが、一般的には、製造工程を簡易化する観点から、複数の流路溝は、いずれか一方にのみ設け、他方を平面とすることが多い。
【００１５】
また、これらのセパレータ５００１，５００２にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔５０１１，５０１２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔５０２１，５０２２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔５０３１，５０３２が設けられている
。また、各貫通孔５０１１，５０１２，５０２１，５０２２，５０３１，５０３２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。ただし、貫通孔５０３１，５０３２に関しては、冷却される面側の開口部に関しては、両者が同一領域（冷却水流通領域５０５０，５０６０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。
【００１６】
なお、図４９，５０においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【００１７】
ＭＥＡ５５００は、電解質膜の両面に、それぞれ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられたものであり、電解質膜の一方の面がカソードとして機能し、他方の面がアノードとして機能する。図５１にはＭＥＡ５５００の一方の面５５００ａが示されており、図５２にはＭＥＡ５５００の他方の面５５００ｂが示されている。
【００１８】
この従来例におけるＭＥＡ５５００は、セパレータ５０００の表裏面と同一の形状及び大きさの電解質膜を備え、反応領域にのみ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられている。図５１，５２において点線で示すＸ１０に囲まれた領域が反応する領域、すなわち、触媒層とガス拡散層が設けられた領域である。なお、このＸ１０に囲まれた領域は、上述したセパレータ５０００における燃料流通領域５０１０及び酸化剤流通領域５０２０と一致する。
【００１９】
また、ＭＥＡ５５００にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔５５１１，５５１２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔５５２１，５５２２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔５５３１，５５３２が設けられている。なお、これらの貫通孔５５１１，５５１２，５５２１，５５２２，５５３１，５５３２の開口部も、ガスケットによりそれぞれ取り囲まれて、ガスケットにより囲まれた領域には、各流体が流通される。ただし、説明の便宜上、ガスケットのシールラインについては省略し、貫通孔の内側にのみ、流れる流体に対応したハッチングを示している。
【００２０】
上記のように構成されるセパレータ５０００とＭＥＡ５５００が、図４６に示すように交互に複数重ね合わせられる。そして、何セルかおきには、冷却水を流すための通路が設けられたセパレータ５００１，５００２が並んだ状態で２つのＭＥＡ５５００の間に重ね合わせられる。
【００２１】
このようにセパレータ５０００，５００１，５００２及びＭＥＡ５５００が複数重ね合わせられた状態において、各セパレータ５０００，５００１，５００２に形成されている貫通孔５０１１とＭＥＡ５５００に形成されている貫通孔５５１１は連通する。また、セパレータ５０００とＭＥＡ５５００の間，ＭＥＡ５５００とセパレータ５００１との間，セパレータ５００１とセパレータ５００２の間、及びセパレータ５００２とＭＥＡ５５００の間には、上記の貫通孔５０１１，５５１１の開口部を取り囲むようにガスケットによりシールされる。これにより、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【００２２】
また、各セパレータ５０００，５００１，５００２に形成されている貫通孔５０１２とＭＥＡ５５００に形成されている貫通孔５５１２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【００２３】
このように、合計２本の燃料用マニホールドが形成される。このうちの一方が、各単セ
ルの燃料流通領域５０１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、各単セルの燃料流通領域５０１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【００２４】
そして、各セパレータ５０００，５００１，５００２に形成されている貫通孔５０２１とＭＥＡ５５００に形成されている貫通孔５５２１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、各セパレータ５０００，５００１，５００２に形成されている貫通孔５０２２とＭＥＡ５５００に形成されている貫通孔５５２２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【００２５】
このように、合計２本の酸化剤用マニホールドが形成される。このうちの一方が、各単セルの酸化剤流通領域５０２０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、各単セルの酸化剤流通領域５０２０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【００２６】
そして、各セパレータ５０００，５００１，５００２に形成されている貫通孔５０３１とＭＥＡ５５００に形成されている貫通孔５５３１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、各セパレータ５０００，５００１，５００２に形成されている貫通孔５０３２とＭＥＡ５５００に形成されている貫通孔５５３２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。
【００２７】
このように、合計２本の冷却水用マニホールドが形成される。このうちの一方が、セパレータ５００１とセパレータ５００２との間の冷却水流通領域５０５０，５０６０に対して冷却水を送り込むために用いられ、他方が、冷却水を排出するために用いられる。
【００２８】
以上のように構成される燃料電池においては、上記の通りセパレータ５０００とＭＥＡ５５００の間に、複数のガスケットが設けられる。そして、ガスケットによって密封性能を満足させるためには、ＭＥＡ５５００の両側に設けられるガスケット同士が重なるようにする必要がある。
【００２９】
つまり、単セルを構成した場合に、燃料流通領域５０１０を取り囲むガスケットと酸化剤流通領域５０２０を取り囲むガスケットが、ＭＥＡ５５００を介して重ねることにより、密封性能を出すための面圧を確保させる必要がある。また、例えば、セパレータ５０００の貫通孔５０１１におけるアノード側の開口部を取り囲むガスケットと、貫通孔５０１１におけるカソード側の開口部を取り囲むガスケットについても、ＭＥＡ５５００を介して重ねる必要がある。その他の貫通孔の開口部を取り囲むガスケットについても同様である。
【００３０】
そのため、燃料用マニホールドと燃料流通領域５０１０を繋ぐ部分、及び酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域５０２０を繋ぐ部分は、本来的には完全に連通させるのが望ましいが、これらの繋ぎ部にガスケットの一部を横切らせる必要が生じてしまう。例えば、図４８に示すように、セパレータ５０００の貫通孔５０１１におけるカソード側（他方の面５０００ｂ側）の開口部の周囲は、ガスケットによって完全に取り囲む必要がある。
【００３１】
これに対して、セパレータ５０００の貫通孔５０１１におけるアノード側（一方の面５０００ａ側）の開口部に関しては、ガスケットによって完全に取り囲む必要はなく、むしろ燃料流通領域５０１０に連通させる必要がある。しかしながら、セパレータ５０００の貫通孔５０１１におけるカソード側の開口部の周囲を取り囲むガスケットの面圧を確保させるために、アノード側の開口部の周囲にも、カソード側のガスケットと同一形状（ＭＥ
Ａ５５００に対して鏡面対称な形状）のガスケットを設けなければならない。従って、貫通孔５０１１の開口部と燃料流通領域５０１０の間にガスケットの一部を横切らせる必要がある。
【００３２】
一方、貫通孔５０１１のアノード側の開口部と燃料流通領域５０１０との間には、燃料が流通する通路が必要である。そのため、ガスケットを介して、ＭＥＡ５０５０とは反対側に当該通路を形成するために、貫通孔５０１１のアノード側の開口部と燃料流通領域５０１０とを結ぶ通路となる溝が設けられている。
【００３３】
しかし、この溝の上に、単にガスケットを設けるだけでは、当該ガスケットが溝内に押し込まれてしまい、十分な面圧を確保させることはできない。そこで、従来例１においては、溝の表面側にプレート５０４１を設けて、このプレート５０４１上にガスケットを設けることで面圧を確保するように構成している。なお、このプレート５０４１は、セパレータ５０００の一方の面５０００ａに設けられ、かつ、プレート５０４１と同一形状の溝に嵌め込まれている。また、上記の燃料を流通させるための溝は、このプレート５０４１を嵌め込むための溝よりも深く、当該溝を横切るように設けられている。貫通孔５０１２の開口部と燃料流通領域５０１０の間，貫通孔５０２１の開口部と酸化剤流通領域５０２０の間、及び貫通孔５０２２の開口部と酸化剤流通領域５０２０の間についても、同様に、プレート５０４２，５０５１，５０５２が設けられている。
【００３４】
以上のように、プレートを設けることで、密封性能を高める技術については、特許文献１に開示されている。
【００３５】
しかしながら、従来例１のように、プレートを設ける技術においては、ガスケットによって、セパレータとプレートの２部材からなる面とＭＥＡの面との間をシールしなければならない。そのため、特に、プレートの側面部分と、セパレータに設けられたプレートを嵌め込むための溝側面との間での密封性能を高めるのが難しいなどの課題を残している。
【００３６】
このような課題を解消する技術として、燃料用マニホールドと燃料流通領域とを結ぶ通路、及び酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域とを結ぶ通路を、従来例１のようにセパレータの同一面上にのみ設けるのではなく、セパレータに貫通孔を設けることによって、反対側の面に当該通路の一部を設けたものが知られている（特許文献２，３，４参照）。このような従来例の一例を以下に説明する。
【００３７】
＜従来例２＞
図５３〜図５９を参照して、従来例２に係る燃料電池を説明する。図５３は従来例２に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。なお、図５３においては、複数の単セルを備えた燃料電池のうち、一部の単セル群について、単セルの重ね合わせ方向に垂直な方向から見た部品展開図の概略図である。図５４は従来例２に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。図５５は従来例２に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（アノード側の面）の平面図である。図５６は従来例２に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（カソード側の面）の平面図である。図５７は従来例２に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。図５８は従来例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。図５９は従来例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。なお、説明の便宜上、表裏の２面を有する第１，２セパレータ及びＭＥＡについて、図５３中左側を「一方の面」、右側を「他方の面」とする。
【００３８】
図５３に示すように、燃料電池は、複数の第１セパレータ６１００及び第２セパレータ６２００と、複数のＭＥＡ６５００とを備えている。そして、この燃料電池は、ＭＥＡ６
５００と、ＭＥＡ６５００を挟むように設けられる第１セパレータ６１００及び第２セパレータ６２００を１組として、複数組重ね合わされた構成である。そして、ＭＥＡ６５００と、ＭＥＡ６５００を介して対向する一対の第１セパレータ６１００の他方の面と第２セパレータ６２００の一方の面とによって単セルが形成される。また、このように形成された単セルが、図５３に示すように、複数重ね合わせられることでセルスタックが構成される。
【００３９】
まず、特に図５５及び図５６を参照して、単セルを構成する第１セパレータ６１００の他方の面６１００ｂと第２セパレータ６２００の一方の面６２００ａについて説明する。
【００４０】
図５５に示すように、第１セパレータ６１００の他方の面６１００ｂには、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域６１１０が形成される。この燃料流通領域６１１０は、第１セパレータ６１００の他方の面６１００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図５５においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、燃料流通領域６１１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【００４１】
また、第１セパレータ６１００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔６１２１，６１２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔６１３１，６１３２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔６１４１，６１４２が設けられている。各貫通孔６１２１，６１２２，６１３１，６１３２，６１４１，６１４２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【００４２】
更に、従来例２においては、第１セパレータ６１００には、燃料流通領域６１１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔６１１１，６１１２が形成されている。
【００４３】
また、図５６に示すように、第２セパレータ６２００の一方の面６２００ａには、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域６２１０が形成される。この酸化剤流通領域６２１０は、第２セパレータ６２００の一方の面６２００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図５６においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、酸化剤流通領域６２１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【００４４】
また、第２セパレータ６２００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔６２３１，６２３２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔６２２１，６２２２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔６２４１，６２４２が設けられている。各貫通孔６２３１，６２３２，６２２１，６２２２，６２４１，６２４２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【００４５】
更に、従来例２においては、第２セパレータ６２００には、酸化剤流通領域６２１０に、酸化剤の流通する通路となる貫通孔６２１１，６２１２が形成されている。
【００４６】
なお、図５４〜図５７においては、上記の通り、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【００４７】
上記の通り、固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低い一方で、触媒層における反応時には発熱してしまう。従来例２においては、１つの単セル毎に、セパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる。
【００４８】
すなわち、図５４に示すように、第１セパレータ６１００の一方の面６１００ａには、冷却水流通領域６１５０が形成されており、第２セパレータ６２００の他方の面６２００ｂには、冷却水流通領域６２５０が形成されている。冷却水流通領域６１５０は、第１セパレータ６１００の一方の面６１００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成され、冷却水流通領域６２５０は、第２セパレータ６２００の他方の面６２００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。
【００４９】
ただし、単一のガスケットによって、冷却水流通領域６１５０側の流路溝と、冷却水流通領域６２５０側の流路溝が取り囲まれる。つまり、ガスケットの一方の面が第１セパレータ６１００の一方の面６１００ａに密着し、ガスケットの他方の面が第２セパレータ６２００の他方の面６２００ｂに密着するように構成される。
【００５０】
なお、図５４，５７においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、冷却水流通領域６１５０，６２５０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。また、この従来例２においては、冷却水流通領域６１５０，６２５０のいずれにも複数の流路溝が形成される場合を説明したが、一般的には、製造工程を簡易化する観点から、複数の流路溝は、いずれか一方にのみ設け、他方を平面とすることが多い。
【００５１】
ＭＥＡ６５００は、電解質膜の両面に、それぞれ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられたものであり、電解質膜の一方の面がカソードとして機能し、他方の面がアノードとして機能する。図５８にはＭＥＡ６５００の一方の面６５００ａが示されており、図５９にはＭＥＡ６５００の他方の面６５００ｂが示されている。
【００５２】
この従来例におけるＭＥＡ６５００は、第１セパレータ６１００及び第２セパレータ６２００の表裏面と同一の形状及び大きさの電解質膜を備え、反応領域にのみ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられている。図５８，５９において点線で示すＸ１１に囲まれた領域が反応する領域、すなわち、触媒層とガス拡散層が設けられた領域である。なお、このＸ１１に囲まれた領域は、上述した第１セパレータ６１００における燃料流通領域６１１０及び第２セパレータ６２００における酸化剤流通領域６２１０と一致する。
【００５３】
また、ＭＥＡ６５００にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔６５１１，６５１２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔６５２１，６５２２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔６５３１，６５３２が設けられている。なお、これらの貫通孔６５１１，６５１２，６５２１，６５２２，６５３１，６５３２の開口部も、ガスケットによりそれぞれ取り囲まれて、ガスケットにより囲まれた領域には、各流体が流通される。ただし、説明の便宜上、ガスケットのシールラインについては省略し、貫通孔の内側にのみ、流れる流体に対応したハッチングを示している。
【００５４】
上記のように構成される第１セパレータ６１００，第２セパレータ６２００とＭＥＡ６５００が、図５３に示すように交互に複数重ね合わせられる。
【００５５】
このように第１セパレータ６１００，第２セパレータ６２００及びＭＥＡ６５００が複数重ね合わせられた状態において、第１セパレータ６１００に形成されている貫通孔６１２１と第２セパレータ６２００に形成されている貫通孔６２３１とＭＥＡ６５００に形成されている貫通孔６５１１は連通する。
【００５６】
また、第１セパレータ６１００とＭＥＡ６５００の間，ＭＥＡ６５００と第２セパレー
タ６２００との間、及び第１セパレータ６１００と第２セパレータ６２００の間には、上記の貫通孔６１２１，６２３１，６５１１の開口部を取り囲むようにガスケットによりシールされる。これにより、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【００５７】
また、第１セパレータ６１００に形成されている貫通孔６１２２，第２セパレータ６２００に形成されている貫通孔６２３２、及びＭＥＡ６５００に形成されている貫通孔６５１２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【００５８】
このように、合計２本の燃料用マニホールドが形成される。このうちの一方が、各単セルの燃料流通領域６１１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、各単セルの燃料流通領域６１１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【００５９】
そして、第１セパレータ６１００に形成されている貫通孔６１３１，第２セパレータ６２００に形成されている貫通孔６２２１、及びＭＥＡ６５００に形成されている貫通孔６５２１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ６１００に形成されている貫通孔６１３２，第２セパレータ６２００に形成されている貫通孔６２２２、及びＭＥＡ６５００に形成されている貫通孔６５２２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【００６０】
このように、合計２本の酸化剤用マニホールドが形成される。このうちの一方が、各単セルの酸化剤流通領域６２１０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、各単セルの酸化剤流通領域６２１０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【００６１】
そして、第１セパレータ６１００に形成されている貫通孔６１４１，第２セパレータ６２００に形成されている貫通孔６２４１、及びＭＥＡ６５００に形成されている貫通孔６５３１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ６１００に形成されている貫通孔６１４２，第２セパレータ６２００に形成されている貫通孔６２４２、及びＭＥＡ６５００に形成されている貫通孔６５３２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。
【００６２】
このように、合計２本の冷却水用マニホールドが形成される。このうちの一方が、第１セパレータ６１００と第２セパレータ６２００との間の冷却水流通領域６１５０，６２５０に対して冷却水を送り込むために用いられ、他方が、冷却水を排出するために用いられる。
【００６３】
以上のように構成される燃料電池においては、上記の通り第１セパレータ６１００とＭＥＡ６５００の間、及び第２セパレータ６２００とＭＥＡ６５００の間に、複数のガスケットが設けられる。そして、ガスケットによって密封性能を満足させるためには、ＭＥＡ６５００の両側に設けられるガスケット同士が重なるようにする必要があることについては、上記の従来例１の場合と同様である。
【００６４】
そして、この従来例２においては、貫通孔６１１１における第１セパレータ６１００の他方の面６１００ｂ側の開口部は、燃料流通領域６１１０に位置する。そして、この貫通孔６１１１における第１セパレータ６１００の一方の面６１００ａ側の開口部と燃料用マニホールドの一部となる貫通孔６１２１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これ
らを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図５４参照）。このような構成により、燃料用マニホールドと燃料流通領域６１１０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ６１００における燃料流通領域６１１０が設けられた面とは反対側の面（一方の面６１００ａ）に形成される。
【００６５】
同様に、貫通孔６１１２によって燃料用マニホールドと燃料流通領域６１１０とを結ぶ通路が形成され、貫通孔６２１１，６２１２によって酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域６２１０を結ぶ通路が形成される。
【００６６】
以上のように、従来例２においては、燃料用マニホールドと燃料流通領域６１１０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ６１００における燃料流通領域６１１０が形成された面とは反対側の面に設けられる。そのため、従来例１の場合とは異なり、流路溝の上にガスケットを横切らせる必要がない。従って、従来例１の場合のように、シール部分が複雑な構造になることはなく、優れた密封性能を得ることができる。
【００６７】
しかしながら、この従来例２においては、燃料電池が大型化してしまうという欠点がある。この理由について以下に説明する。
【００６８】
燃料電池において、安定した電圧を得るためには、単セルにおける反応領域（反応面）の平面形状及びその大きさを等しくするという考え方が一般的である。そのため、従来例１にも示すように、セパレータの両面にそれぞれ設けられる燃料流通領域と酸化剤流通領域は、その平面形状及びその大きさが等しくなるように設定され、かつ単セルの重ね合わせ方向に見て両者が一致するように設けられるのが一般的である。
【００６９】
しかし、従来例２の場合には、セパレータの両面に、平面形状及びその大きさの等しい燃料流通領域と酸化剤流通領域を、単セルの重ね合わせ方向に見て両者が一致するように設けることはできない。これは、上記の通り、燃料用マニホールドと燃料流通領域６１１０とを結ぶ通路を形成する貫通孔６１１１，６１１２が設けられ、また、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域６２１０を結ぶ通路を形成する貫通孔６２１１，６２１２が設けられるからである。
【００７０】
ただし、従来例２においては、燃料流通領域６１１０が形成された面とは反対側の面を、単に、燃料を流通させるための通路を形成するためのみに利用するのは、無駄が多いので、冷却用にも利用している。酸化剤流通領域６２１０が形成された面とは反対側の面についても同様である。そのために、従来例２の場合には、１つの単セル毎に、セパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる（ワンセルワンウォーター方式）。しかしながら、複数の単セルおきに冷却水を流す通路を設ければ品質上は問題ない。従って、従来例２の場合には、必要以上に冷却通路が設けられてしまっている。
【００７１】
以上のことから、複数の単セルに対して必要なセパレータの数が、従来例１に比べて従来例２の方が多くなってしまい、従来例２の場合には、燃料電池が大型化してしまうという欠点を有している。なお、従来例２に関連する技術としては、特許文献２〜４に開示されたものがある。
【００７２】
このように、従来例１と従来例２は、いずれも一長一短がある。
【特許文献１】特開２００２−５０３６４号公報
【特許文献２】特開平８−１３８６９５号公報
【特許文献３】特開２００１−１４８２５２号公報
【特許文献４】特開２００２−８３６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００７３】
本発明の目的は、小型化を図りつつ品質に優れた燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００７４】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００７５】
すなわち、本発明の燃料電池は、
電解質膜と、該電解質膜を挟みこむように設けられたアノード及びカソードと、これらを挟み込むように設けられる一対のセパレータの対向面とから構成される単セルが複数重ね合わせられたセルスタックを備え、
該セルスタックには、単セルの重ね合わせ方向に貫通する燃料用マニホールド及び酸化剤用マニホールドが形成された燃料電池において、
セパレータの一方の面側に形成され、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域と、他方の面側に形成され、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域が、単セルの重ね合わせ方向に見てずらした位置に設けられると共に、
セパレータに一方の面側の燃料流通領域と他方の面側における酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する燃料流通用貫通孔が設けられ、かつ、セパレータの他方の面側に該燃料流通用貫通孔と燃料用マニホールドとを結ぶ通路が設けられることで、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路が形成され、
セパレータに他方の面側の酸化剤流通領域と一方の面側における燃料流通領域の外側の領域とを連通する酸化剤流通用貫通孔が設けられ、かつ、セパレータの一方の面側に該酸化剤流通用貫通孔と酸化剤用マニホールドとを結ぶ通路が設けられることで、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されることを特徴とする。
【００７６】
本発明によれば、セパレータの両面にそれぞれ燃料流通領域と酸化剤流通領域が設けられるため、燃料電池を小型化することができる。そして、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路、及び酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路は、セパレータを貫通する貫通孔が用いられた構成である。従って、これらの経路を設けるために、流路用の溝の上にガスケットの一部が通るような構造は必要ない。
【００７７】
燃料流通領域の平面形状及びその大きさと酸化剤流通領域の平面形状及びその大きさが同一となるように構成されるとよい。
【００７８】
このようにすることで、安定した電圧を得ることができる。
【００７９】
セパレータの一方の面側の燃料流通領域と他方の面側の酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向にずらした位置に設けられており、
隣り合う一対のセパレータにおいて、電解質膜を介して対向する燃料流通領域と酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て一致されているとよい。
【００８０】
回転対象性を有する形状のセパレータが用いられることで、同一の構成のセパレータが、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向にずらされながら重ね合わせられているとよい。
【００８１】
このようにすれば、１種類のセパレータにて、セルスタックを構成できる。
【００８２】
重ね合わせられた単セルのうち端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域、及び、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域は、それぞれ単セルの重ね合わせ方向に見て一致されており、
端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域と、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向にずらした位置に設けられているとよい。
【００８３】
端から奇数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドは別々に形成されると共に、
端から奇数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドは別々に形成されるとよい。
【００８４】
端から奇数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの燃料流通領域と結ばれる燃料用マニホールドは共有されると共に、
端から奇数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドと、端から偶数番目の単セルの酸化剤流通領域と結ばれる酸化剤用マニホールドは共有されることも好適である。
【００８５】
電解質膜を介して対向する燃料流通領域と酸化剤流通領域の一部にのみ触媒層が設けられることで、
各単セルにおける水素と酸素の反応領域が、単セルの重ね合わせ方向に見て一致されているとよい。
【００８６】
このようにすれば、安定した電力を得られるだけでなく、反応領域も一致することから熱分布を一様にすることができる。
【００８７】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００８８】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池（セルスタック）の小型化を図ることができる。また、品質性も優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００９０】
図１〜図１１を参照して、本発明の実施例１に係る燃料電池を説明する。図１は本発明の実施例１に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。なお、図１においては、複数の単セルを備えた燃料電池のうち、一部の単セル群について、単セルの重ね合わせ方向に垂直な方向から見た部品展開図の概略図である。図２は本発明の実施例１に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図３は本発明の実施例１に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図４は本発明の実施例１に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図５は本発明の実施例１に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図６は本発明の実施例１に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。図７は本発明の実施例１に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図８は本発明の実施例１に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図９は本発明の実施例１に係る燃料電池にお
ける第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。図１０は本発明の実施例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。図１１は本発明の実施例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。なお、説明の便宜上、表裏の２面を有するセパレータ及びＭＥＡについて、図１中左側を「一方の面」、右側を「他方の面」とする。
【００９１】
＜セルスタックの概要＞
図１に示すように、燃料電池は、複数の第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００と、複数のＭＥＡ１３００とを備え、第１セパレータ１１００，ＭＥＡ１３００，第２セパレータ１２００，ＭＥＡ１３００，第１セパレータ１１００・・・の順に複数配置された構成である。そして、ＭＥＡ１３００と、ＭＥＡ１３００を介して対向する一対の第１セパレータ１１００の他方の面１１００ｂと第２セパレータ１１００の一方の面１１００ａ、及び、ＭＥＡ１３００と、ＭＥＡ１３００を介して対向する一対の第２セパレータ１１００の他方の面１１００ｂと第１セパレータ１１００の一方の面１１００ａとによって、それぞれ単セルが形成される。また、このように形成された単セルが、図１に示すように、複数重ね合わせられることでセルスタックが構成される。
【００９２】
＜セパレータ＞
第１セパレータ１１００の一方の面１１００ａと第２セパレータ１２００の一方の面１２００ａには、それぞれ、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域１１１０，１２１０が形成される。これらの燃料流通領域１１１０，１２１０は、それぞれ、第１セパレータ１１００の一方の面１１００ａ，第２セパレータ１２００の一方の面１２００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図２，４においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、燃料流通領域１１１０，１２１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【００９３】
第１セパレータ１１００の他方の面１１００ｂと第２セパレータ１２００の他方の面１２００ｂには、それぞれ、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域１１３０，１２３０が形成される。これらの酸化剤流通領域１１３０，１２３０は、それぞれ、第１セパレータ１１００の他方の面１１００ｂ，第２セパレータ１２００の他方の面１２００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図３，５においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、酸化剤流通領域１１３０，１２３０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【００９４】
また、第１セパレータ１１００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔１１２１，１１２２，１１２３，１１２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔１１４１，１１４２，１１４３，１１４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔１１５１，１１５２，１１５３，１１５４が設けられている。また、第２セパレータ１２００にも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔１２２１，１２２２，１２２３，１２２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔１２４１，１２４２，１２４３，１２４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔１２５１，１２５２，１２５３，１２５４が設けられている。これらの各貫通孔の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【００９５】
また、第１セパレータ１１００及び第２セパレータ１２００には、ボルト用の貫通孔１１６０，１２６０も設けられている。
【００９６】
更に、実施例１においては、第１セパレータ１１００には、燃料流通領域１１１０に、
燃料の流通する通路となる貫通孔１１１１，１１１２が形成されると共に、酸化剤流通領域１１３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔１１３１，１１３２が形成されている。また、第２セパレータ１２００には、燃料流通領域１２１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔１２１１，１２１２が形成されると共に、酸化剤流通領域１２３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔１２３１，１２３２が形成されている。
【００９７】
なお、図２〜図５においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【００９８】
＜マニホールドと反応領域を結ぶ通路（流路）の一部となる貫通孔＞
貫通孔１１１１は、第１セパレータ１１００の一方の面１１００ａ側の開口部が燃料流通領域１１１０に設けられる。一方、この貫通孔１１１１の他方の面１１００ｂ側の開口部は、酸化剤流通領域１１３０の外側の領域に設けられる。そして、この他方の面側の開口部と燃料用マニホールドの一部となる貫通孔１１２１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図３参照）。このような構成により、燃料用マニホールドと燃料流通領域１１１０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ１１００における燃料流通領域１１１０が設けられた面とは反対側の面（他方の面１１００ｂ）に形成される。同様に、貫通孔１１１２によっても、燃料用マニホールドと燃料流通領域１１１０とを結ぶ通路が形成される。
【００９９】
また、貫通孔１１３１は、第１セパレータ１１００の他方の面１１００ｂ側の開口部が酸化剤流通領域１１３０に設けられる。一方、この貫通孔１１３１の一方の面１１００ａ側の開口部は、燃料流通領域１１１０の外側の領域に設けられる。そして、この一方の面側の開口部と酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔１１４１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図２参照）。このような構成により、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域１１３０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ１１００における酸化剤流通領域１１３０が設けられた面とは反対側の面（一方の面１１００ａ）に形成される。同様に、貫通孔１１３２によっても、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域１１３０とを結ぶ通路が形成される。
【０１００】
＜冷却構造＞
固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低い一方で、触媒層における反応時には発熱してしまう。そのため、単セルが多数重ね合わせられる場合には、過熱防止のために、何らかの方法でセルスタックを冷却する必要がある。
【０１０１】
一般的には、従来例１でも説明したように、何セルかおきにセパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる。本実施例においては、図１に示すように、図中のセパレータのうち、左から６番目の第４セパレータ１２００ｘと７番目の第３セパレータ１１００ｘの間に冷却水を流すようにしている。なお、単セルの数によっては、冷却構造（機構）が設けられない場合もある。また、セパレータとセパレータの間（セパレータの表面側）ではなく、セパレータの周囲（セパレータの側面側）に冷却水を流すようにする構造が設けられる場合もある。これらの場合には、冷却水用マニホールド及びこれを形成するための貫通孔が不要であることは言うまでもない。
【０１０２】
図６，７に示すように、第３セパレータ１１００ｘは、上述の第１セパレータ１１００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第３セパレータ１１００ｘの一方の面１１００ｃを冷却面として利用したもので、他方の面１１００ｄについては第１セパレータ１１００の他方の面１１００ｂとほぼ同一の構成である（燃料の通路
の一部を構成する貫通孔１１１１，１１１２の有無のみが異なっている）。なお、第１セパレータ１１００と第３セパレータ１１００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０１０３】
図８，９に示すように、第４セパレータ１２００ｘは、上述の第２セパレータ１２００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第４セパレータ１２００ｘの他方の面１２００ｄを冷却面として利用したもので、一方の面１２００ｃについては第２セパレータ１２００の一方の面１２００ａとほぼ同一の構成である（酸化剤の通路の一部を構成する貫通孔１２３１，１２３２の有無のみが異なっている）。なお、第２セパレータ１２００と第４セパレータ１２００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０１０４】
第３セパレータ１１００ｘの一方の面１１００ｃには、冷却水流通領域１１７０が形成されており、第４セパレータ１２００ｘの他方の面１２００ｄには、冷却水流通領域１２７０が形成されている。冷却水流通領域１１７０は、第３セパレータ１１００ｘの一方の面１１００ｃに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成され、冷却水流通領域１２７０は、第４セパレータ１２００ｘの他方の面１２００ｄに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。
【０１０５】
ただし、単一のガスケットによって、冷却水流通領域１１７０側の流路溝と、冷却水流通領域１２７０側の流路溝が取り囲まれる。つまり、ガスケットの一方の面が第３セパレータ１１００ｘの一方の面１１００ｃに密着し、ガスケットの他方の面が第４セパレータ１２００ｘの他方の面１２００ｄに密着するように構成される。
【０１０６】
なお、図６〜図９においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、冷却水流通領域１１７０，１２７０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。また、この実施例１においては、冷却水流通領域１１７０，１２７０のいずれにも複数の流路溝が形成される場合を説明したが、複数の流路溝は、いずれか一方にのみ設け、他方は平面でも構わない。
【０１０７】
また、第３セパレータ１１００ｘにも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔１１２１，１１２２，１１２３，１１２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔１１４１，１１４２，１１４３，１１４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔１１５１，１１５２，１１５３，１１５４が設けられている。また、第４セパレータ１２００ｘにも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔１２２１，１２２２，１２２３，１２２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔１２４１，１２４２，１２４３，１２４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔１２５１，１２５２，１２５３，１２５４が設けられている。
【０１０８】
そして、これらの貫通孔１１２１，１１２２，１１２３，１１２４，１１４１，１１４２，１１４３，１１４４，１２２１，１２２２，１２２３，１２２４，１２４１，１２４２，１２４３，１２４４，１１５１，１１５２，１１５３，１１５４，１２５１，１２５２，１２５３，１２５４の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。ただし、貫通孔１１５１，１１５２，１１５３，１１５４に関しては、一方の面１１００ｃ側の開口部は、全てが同一領域（冷却水流通領域１１７０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。また、貫通孔１２５１，１２５２，１２５３，１２５４に関しては、他方の面１２００ｄ側の開口部は、全てが同一領域（冷却水流通領域１２７０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。
【０１０９】
なお、図６〜図９においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。こ
れらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０１１０】
＜ＭＥＡ＞
ＭＥＡ１３００は、電解質膜の両面に、それぞれ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられたものであり、電解質膜の一方の面がカソードとして機能し、他方の面がアノードとして機能する。図１０にはＭＥＡ１３００の一方の面１３００ａが示されており、図１１にはＭＥＡ１３００の他方の面１３００ｂが示されている。
【０１１１】
この実施例１におけるＭＥＡ１３００は、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘの表裏面と同一の形状及び大きさの電解質膜を備え、反応領域にのみ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられている。図１０，１１において点線で示すＸ１に囲まれた領域又はＸ２に囲まれた領域が反応する領域、すなわち、触媒層とガス拡散層が設けられた領域である。なお、Ｘ１に囲まれた領域は、第１セパレータ１１００の酸化剤流通領域１１３０及び第２セパレータ１２００の燃料流通領域１２１０と一致する。また、Ｘ２に囲まれた領域は、第１セパレータ１１００の燃料流通領域１１１０及び第２セパレータ１２００の酸化剤流通領域１２３０と一致する。
【０１１２】
また、ＭＥＡ１３００にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔１３２１，１３２２，１３２３，１３２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔１３４１，１３４２，１３４３，１３４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔１３５１，１３５２，１３５３，１３５４が設けられている。なお、これらの貫通孔の開口部も、ガスケットによりそれぞれ取り囲まれて、ガスケットにより囲まれた領域には、各流体が流通される。ただし、説明の便宜上、ガスケットのシールラインについては省略し、貫通孔の内側にのみ、流れる流体に対応したハッチングを示している。これは、反応領域がＸ１とＸ２の場合とで、ガスケットのシールラインが異なるため、シールラインを示すと図が煩雑になってしまうためである。
【０１１３】
＜セルスタックの詳細＞
上記のように構成される第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００及びＭＥＡ１３００が、図１に示すように、第１セパレータ１１００，ＭＥＡ１３００，第２セパレータ１２００，ＭＥＡ１３００，第１セパレータ１１００・・・の順に複数重ね合わせられる。そして、何セルかおきには、冷却水を流すための通路が設けられた第３セパレータ１１００ｘ及び第４セパレータ１２００ｘが並んだ状態で２つのＭＥＡ１３００の間に重ね合わせられる。
【０１１４】
なお、これら第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に設けられた貫通孔１１６０，１２６０，１３６０によってボルトを通すための連通孔が形成される。この連通孔に通されたボルトによって、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００は連結固定される。
【０１１５】
このように第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００が複数重ね合わせられた状態において、各々に形成されている貫通孔１１２１，１２２４，１３２１は連通する。また、第１セパレータ１１００とＭＥＡ１３００の間，ＭＥＡ１３００と第２セパレータ１２００の間，ＭＥＡ１３００と第４セパレータ１２００ｘの間，第４セパレータ１２００ｘと第３セパレータ１１００ｘの間、及び、第３セパレータ１１００ｘとＭＥＡ１３００の間には
、上記の貫通孔１１２１，１２２４，１３２１の開口部を取り囲むようにガスケットによりシールされる。これにより、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０１１６】
また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１２２，１２２３，１３２３によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０１１７】
これらの２本の燃料用マニホールドの一方が、第１セパレータ１１００の燃料流通領域１１１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、燃料流通領域１１１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【０１１８】
そして、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１２３，１２２１，１３２２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１２４，１２２２，１３２４によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０１１９】
これらの２本の燃料用マニホールドの一方が、第２セパレータ１２００の燃料流通領域１２１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、燃料流通領域１２１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【０１２０】
このように、実施例１においては、合計４本の燃料用マニホールドが形成されており、そのうちの２本が、第１セパレータ１１００の燃料流通領域１１１０のために用いられ、残りの２本が第２セパレータ１２００の燃料流通領域１２１０のために用いられる。つまり、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルに対して２本の燃料用マニホールドが用いられ、偶数番目の単セルに対して、残りの２本の燃料用マニホールドが用いられる。
【０１２１】
そして、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１４１，１２４３，１３４４によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１４２，１２４４，１３４２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【０１２２】
これらの２本の酸化剤用マニホールドの一方が、第１セパレータ１１００の酸化剤流通領域１１３０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、酸化剤流通領域１１３０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【０１２３】
また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１４４，１２４１，１３４１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１４３，１２４２，１３４３によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向
に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【０１２４】
これらの２本の酸化剤用マニホールドの一方が、第２セパレータ１２００の酸化剤流通領域１２３０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、酸化剤流通領域１２３０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【０１２５】
このように、実施例１においては、合計４本の酸化剤用マニホールドが形成されており、そのうちの２本が、第１セパレータ１１００の酸化剤流通領域１１３０のために用いられ、残りの２本が第２セパレータ１２００の酸化剤流通領域１２３０のために用いられる。つまり、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルに対して２本の酸化剤用マニホールドが用いられ、偶数番目の単セルに対して、残りの２本の酸化剤用マニホールドが用いられる。
【０１２６】
そして、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１５１，１２５１，１３５１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１５２，１２５２，１３５２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１５３，１２５３，１３５３によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。更に、第１セパレータ１１００，第２セパレータ１２００，第３セパレータ１１００ｘ，第４セパレータ１２００ｘ及びＭＥＡ１３００に形成されている貫通孔１１５４，１２５４，１３５４によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。
【０１２７】
このように、合計４本の冷却水用マニホールドが形成される。このうちのいずれか１〜３本の冷却水用マニホールドが、第３セパレータ１１００ｘと第４セパレータ１２００ｘとの間の冷却水流通領域１１７０，１２７０に対して冷却水を送り込むために用いられ、残りの冷却水用マニホールドが、冷却水を排出するために用いられる。
【０１２８】
以上のように構成される燃料電池においては、上記の通り第１セパレータ１１００とＭＥＡ１３００の間、及び第２セパレータ１２００とＭＥＡ１３００の間に、複数のガスケットが設けられる。そして、ガスケットによって密封性能を満足させるためには、ＭＥＡ１３００の両側に設けられるガスケット同士が重なるようにする必要があることについては、上記の従来例１の場合と同様である。
【０１２９】
＜実施例１の優れた点＞
実施例１においては、第１セパレータ１１００及び第２セパレータ１２００は、いずれも一方の面１１００ａ，１２００ａに燃料流通領域１１１０，１２１０が形成され、他方の面１１００ｂ，１２００ｂに酸化剤流通領域１１３０，１２３０が形成される。これらの燃料流通領域１１１０，１２１０及び酸化剤流通領域１１３０，１２３０は、その平面形状及びその大きさが同一となるように構成されている。
【０１３０】
そして、第１セパレータ１１００における燃料流通領域１１１０と酸化剤流通領域１１３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられている。同様に、第２セパレータ１１００における燃料流通領域１２１０と酸化剤流通領域１２３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられて
いる。なお、これらの流通領域は、略長方形であり、その中心点を中心にして９０°回転方向にずらした位置に設けられている。
【０１３１】
このような構成により、第１セパレータ１１００における燃料流通領域１１１０と第２セパレータ１２００における酸化剤流通領域１２３０は、ＭＥＡ１３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。この場合における反応領域は、図１０，１１に示すＭＥＡ１３００における領域Ｘ２に示された領域である。また、第１セパレータ１１００における酸化剤流通領域１１３０と第２セパレータ１２００における燃料流通領域１２１０は、ＭＥＡ１３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。この場合における反応領域は、図１０，１１に示すＭＥＡ１３００における領域Ｘ１に示された領域である。
【０１３２】
従って、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域（これらは反応領域にも等しい）、及び、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域（これらは反応領域にも等しい）は、それぞれ単セルの重ね合わせ方向に見て一致されている。そして、端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域と、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向に９０°ずらした位置に設けられている。
【０１３３】
以上のように、本実施例によれば、セパレータの両面にそれぞれ燃料流通領域と酸化剤流通領域を設けているため、上述した従来例２のように、１つの単セル毎に、セパレータの表面に冷却水を流す通路を設ける必要がない。そのため、複数の単セルに対して必要なセパレータの数を従来例２のように多く必要となることはない。従って、単セルの重ね合わせ方向の厚みが厚くなってしまうことを抑制でき、燃料電池の小型化を図ることができる。
【０１３４】
また、本実施例においては、各単セルにおける反応領域Ｘ１，Ｘ２は、回転方向にずれているものの、その平面形状及びその大きさは同一であることから、安定した電圧を得ることができる。
【０１３５】
そして、本実施例においては、セパレータの両面にそれぞれ形成される燃料流通領域と酸化剤流通領域が単セルの重ね合わせ方向に見てずれている。このようにすることで、燃料流通領域と酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（燃料流通用貫通孔）、及び酸化剤流通領域と燃料流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（酸化剤流通用貫通孔）が形成されている。そして、これらの貫通孔によって、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路と、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されている。
【０１３６】
このように構成されることで、従来例１の場合のように、流路溝の上にガスケットを横切らせる必要がなく、シール部分が複雑な構造になることはないので、優れた密封性能を得ることができる。
【０１３７】
また、本実施例においては、図２と図４、及び図３と図５を比較すると分かるように、第１セパレータ１１００を９０°回転させると、第２セパレータ１２００と同一の構成となる。つまり、本実施例における第１セパレータ１１００と第２セパレータ１２００に用いられるセパレータは回転対象性を有しており、同一の構成からなるセパレータを用いることができる。従って、冷却通路が形成されるセパレータを除き、１種類のセパレータによって、セルスタックを構成することができる。なお、ＭＥＡ１３００についても同様に、同一の構成からなるものを９０°回転させながら配置させればよい。
【実施例２】
【０１３８】
図１２〜図２２には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、セパレータの両面にそれぞれ形成される燃料流通領域と酸化剤流通領域が、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられる場合の構成を示した。しかしながら、これらの領域を回転方向にずらす場合の回転角度は９０°に限られるものではない。そこで、実施例２では、セパレータの両面にそれぞれ形成される燃料流通領域と酸化剤流通領域が、単セルの重ね合わせ方向に見て、４５°回転方向にずらした位置に設けられる場合の構成を示す。
【０１３９】
図１２〜図２２を参照して、本発明の実施例２に係る燃料電池を説明する。図１２は本発明の実施例２に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。なお、図１２においては、複数の単セルを備えた燃料電池のうち、一部の単セル群について、単セルの重ね合わせ方向に垂直な方向から見た部品展開図の概略図である。図１３は本発明の実施例２に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図１４は本発明の実施例２に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図１５は本発明の実施例２に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図１６は本発明の実施例２に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図１７は本発明の実施例２に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。図１８は本発明の実施例２に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図１９は本発明の実施例２に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図２０は本発明の実施例２に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。図２１は本発明の実施例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。図２２は本発明の実施例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。なお、説明の便宜上、表裏の２面を有するセパレータ及びＭＥＡについて、図１２中左側を「一方の面」、右側を「他方の面」とする。
【０１４０】
＜セルスタックの概要＞
図１２に示すように、燃料電池は、複数の第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００と、複数のＭＥＡ２３００とを備え、第１セパレータ２１００，ＭＥＡ２３００，第２セパレータ２２００，ＭＥＡ２３００，第１セパレータ２１００・・・の順に複数配置された構成である。そして、ＭＥＡ２３００と、ＭＥＡ２３００を介して対向する一対の第１セパレータ２１００の他方の面２１００ｂと第２セパレータ２２００の一方の面２２００ａ、及び、ＭＥＡ２３００と、ＭＥＡ２３００を介して対向する一対の第２セパレータ２２００の他方の面２２００ｂと第１セパレータ２１００の一方の面２１００ａとによって、それぞれ単セルが形成される。また、このように形成された単セルが、図１２に示すように、複数重ね合わせられることでセルスタックが構成される。
【０１４１】
＜セパレータ＞
第１セパレータ２１００の一方の面２１００ａと第２セパレータ２２００の一方の面２２００ａには、それぞれ、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域２１１０，２２１０が形成される。これらの燃料流通領域２１１０，２２１０は、それぞれ、第１セパレータ２１００の一方の面２１００ａ，第２セパレータ２２００の一方の面２２００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図１３，１５においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、燃料流通領域２１１０，２２１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０１４２】
第１セパレータ２１００の他方の面２１００ｂと第２セパレータ２２００の他方の面２２００ｂには、それぞれ、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域２１３０，２２３０が形成される。これらの酸化剤流通領域２１３０，２２３０は、それぞれ、第１セパレータ２１００の他方の面２１００ｂ，第２セパレータ２２００の他方の面２２００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図１４，１６においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、酸化剤流通領域２１３０，２２３０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０１４３】
また、第１セパレータ２１００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔２１２１，２１２２，２１２３，２１２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔２１４１，２１４２，２１４３，２１４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔２１５１，２１５２が設けられている。また、第２セパレータ２２００にも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔２２２１，２２２２，２２２３，２２２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔２２４１，２２４２，２２４３，２２４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔２２５１，２２５２が設けられている。これらの各貫通孔の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【０１４４】
また、第１セパレータ２１００及び第２セパレータ２２００には、ボルト用の貫通孔２１６０，２２６０も設けられている。
【０１４５】
更に、本実施例２においては、第１セパレータ２１００には、燃料流通領域２１１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔２１１１，２１１２が形成されると共に、酸化剤流通領域２１３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔２１３１，２１３２が形成されている。また、第２セパレータ２２００には、燃料流通領域２２１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔２２１１，２２１２が形成されると共に、酸化剤流通領域２２３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔２２３１，２２３２が形成されている。
【０１４６】
なお、図１３〜図１６においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０１４７】
＜マニホールドと反応領域を結ぶ通路（流路）の一部となる貫通孔＞
貫通孔２１１１は、第１セパレータ２１００の一方の面２１００ａ側の開口部が燃料流通領域２１１０に設けられる。一方、この貫通孔２１１１の他方の面２１００ｂ側の開口部は、酸化剤流通領域２１３０の外側の領域に設けられる。そして、この他方の面側の開口部と燃料用マニホールドの一部となる貫通孔２１２１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図１４参照）。このような構成により、燃料用マニホールドと燃料流通領域２１１０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ２１００における燃料流通領域２１１０が設けられた面とは反対側の面（他方の面２１００ｂ）に形成される。同様に、貫通孔２１１２によっても、燃料用マニホールドと燃料流通領域２１１０とを結ぶ通路が形成される。
【０１４８】
また、貫通孔２１３１は、第１セパレータ２１００の他方の面２１００ｂ側の開口部が酸化剤流通領域２１３０に設けられる。一方、この貫通孔２１３１の一方の面２１００ａ側の開口部は、燃料流通領域２１１０の外側の領域に設けられる。そして、この一方の面側の開口部と酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔２１４１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図１３参照）。このような構成により、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域２１３０とを結ぶ通路
の一部が、第１セパレータ２１００における酸化剤流通領域２１３０が設けられた面とは反対側の面（一方の面２１００ａ）に形成される。同様に、貫通孔２１３２によっても、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域２１３０とを結ぶ通路が形成される。
【０１４９】
＜冷却構造＞
固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低い一方で、触媒層における反応時には発熱してしまう。そのため、単セルが多数重ね合わせられる場合には、過熱防止のために、何らかの方法でセルスタックを冷却する必要がある。
【０１５０】
一般的には、従来例１でも説明したように、何セルかおきにセパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる。本実施例においては、図１２に示すように、図中のセパレータのうち、左から６番目の第４セパレータ２２００ｘと７番目の第３セパレータ２１００ｘの間に冷却水を流すようにしている。なお、単セルの数によっては、冷却構造（機構）が設けられない場合もある。また、セパレータとセパレータの間（セパレータの表面側）ではなく、セパレータの周囲（セパレータの側面側）に冷却水を流すようにする構造が設けられる場合もある。これらの場合には、冷却水用マニホールド及びこれを形成するための貫通孔が不要であることは言うまでもない。
【０１５１】
図１７，１８に示すように、第３セパレータ２１００ｘは、上述の第１セパレータ２１００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第３セパレータ２１００ｘの一方の面２１００ｃを冷却面として利用したもので、他方の面２１００ｄについては第１セパレータ２１００の他方の面２１００ｂとほぼ同一の構成である（燃料の通路の一部を構成する貫通孔２１１１，２１１２の有無のみが異なっている）。なお、第１セパレータ２１００と第３セパレータ２１００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０１５２】
図１９，２０に示すように、第４セパレータ２２００ｘは、上述の第２セパレータ２２００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第４セパレータ２２００ｘの他方の面２２００ｄを冷却面として利用したもので、一方の面２２００ｃについては第２セパレータ２２００の一方の面２２００ａとほぼ同一の構成である（酸化剤の通路の一部を構成する貫通孔２２３１，２２３２の有無のみが異なっている）。なお、第２セパレータ２２００と第４セパレータ２２００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０１５３】
第３セパレータ２１００ｘの一方の面２１００ｃには、冷却水流通領域２１７０が形成されており、第４セパレータ２２００ｘの他方の面２２００ｄには、冷却水流通領域２２７０が形成されている。冷却水流通領域２１７０は、第３セパレータ２１００ｘの一方の面２１００ｃに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成され、冷却水流通領域２２７０は、第４セパレータ２２００ｘの他方の面２２００ｄに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。
【０１５４】
ただし、単一のガスケットによって、冷却水流通領域２１７０側の流路溝と、冷却水流通領域２２７０側の流路溝が取り囲まれる。つまり、ガスケットの一方の面が第３セパレータ２１００ｘの一方の面２１００ｃに密着し、ガスケットの他方の面が第４セパレータ２２００ｘの他方の面２２００ｄに密着するように構成される。
【０１５５】
なお、図１７〜図２０においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、冷却水流通領域２１７０，２２７０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。また、この実施例２においては、冷却水流通領域２１７０，２２７０のいずれにも複数の流路溝が形成される場合を説明した
が、複数の流路溝は、いずれか一方にのみ設け、他方は平面でも構わない。
【０１５６】
また、第３セパレータ２１００ｘにも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔２１２１，２１２２，２１２３，２１２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔２１４１，２１４２，２１４３，２１４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔２１５１，２１５２が設けられている。また、第４セパレータ２２００ｘにも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔２２２１，２２２２，２２２３，２２２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔２２４１，２２４２，２２４３，２２４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔２２５１，２２５２が設けられている。
【０１５７】
そして、これらの貫通孔２１２１，２１２２，２１２３，２１２４，２１４１，２１４２，２１４３，２１４４，２１５１，２１５２，２２２１，２２２２，２２２３，２２２４，２２４１，２２４２，２２４３，２２４４，２２５１，２２５２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。ただし、貫通孔２１５１，２１５２に関しては、一方の面２１００ｃ側の開口部は、両者が同一領域（冷却水流通領域２１７０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。また、貫通孔２２５１，２２５２に関しては、他方の面２２００ｄ側の開口部は、両者が同一領域（冷却水流通領域２２７０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。
【０１５８】
なお、図１７〜図２０においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０１５９】
＜ＭＥＡ＞
ＭＥＡ２３００は、電解質膜の両面に、それぞれ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられたものであり、電解質膜の一方の面がカソードとして機能し、他方の面がアノードとして機能する。図２１にはＭＥＡ２３００の一方の面２３００ａが示されており、図２２にはＭＥＡ２３００の他方の面２３００ｂが示されている。
【０１６０】
この実施例２におけるＭＥＡ２３００は、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘの表裏面と同一の形状及び大きさの電解質膜を備え、反応領域にのみ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられている。図２１，２２において点線で示すＸ３に囲まれた領域又はＸ４に囲まれた領域が反応する領域、すなわち、触媒層とガス拡散層が設けられた領域である。なお、Ｘ３に囲まれた領域は、第１セパレータ２１００の酸化剤流通領域２１３０及び第２セパレータ２２００の燃料流通領域２２１０と一致する。また、Ｘ４に囲まれた領域は、第１セパレータ２１００の燃料流通領域２１１０及び第２セパレータ２２００の酸化剤流通領域２２３０と一致する。
【０１６１】
また、ＭＥＡ２３００にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔２３２１，２３２２，２３２３，２３２４と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔２３４１，２３４２，２３４３，２３４４と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔２３５１，２３５２が設けられている。なお、これらの貫通孔の開口部も、ガスケットによりそれぞれ取り囲まれて、ガスケットにより囲まれた領域には、各流体が流通される。ただし、説明の便宜上、ガスケットのシールラインについては省略し、貫通孔の内側にのみ、流れる流体に対応したハッチングを示している。これは、反応領域がＸ３とＸ４の場合とで、ガスケットのシールラインが異なるため、シールラインを示すと図が煩雑になってしまうためである。
【０１６２】
＜セルスタックの詳細＞
上記のように構成される第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００及びＭＥＡ２３００が、図１２に示すように、第１セパレータ２１００，ＭＥＡ２３００，第２セパレータ２２００，ＭＥＡ２３００，第１セパレータ２１００・・・の順に複数重ね合わせられる。そして、何セルかおきには、冷却水を流すための通路が設けられた第３セパレータ２１００ｘ及び第４セパレータ２２００ｘが並んだ状態で２つのＭＥＡ２３００の間に重ね合わせられる。
【０１６３】
なお、これら第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に設けられた貫通孔２１６０，２２６０，２３６０によってボルトを通すための連通孔が形成される。この連通孔に通されたボルトによって、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００は連結固定される。
【０１６４】
このように第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００が複数重ね合わせられた状態において、各々に形成されている貫通孔２１２１，２２２３，２３２１は連通する。また、第１セパレータ２１００とＭＥＡ２３００の間，ＭＥＡ２３００と第２セパレータ２２００の間，ＭＥＡ２３００と第４セパレータ２２００ｘの間，第４セパレータ２２００ｘと第３セパレータ２１００ｘの間、及び、第３セパレータ２１００ｘとＭＥＡ２３００の間には、上記の貫通孔２１２１，２２２３，２３２１の開口部を取り囲むようにガスケットによりシールされる。これにより、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０１６５】
また、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１２２，２２２４，２３２３によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０１６６】
これらの２本の燃料用マニホールドの一方が、第１セパレータ２１００の燃料流通領域２１１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、燃料流通領域２１１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【０１６７】
そして、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１２３，２２２１，２３２２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１２４，２２２２，２３２４によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０１６８】
これらの２本の燃料用マニホールドの一方が、第２セパレータ２２００の燃料流通領域２２１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、燃料流通領域２２１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【０１６９】
このように、実施例１においては、合計４本の燃料用マニホールドが形成されており、そのうちの２本が、第１セパレータ２１００の燃料流通領域２１１０のために用いられ、残りの２本が第２セパレータ２２００の燃料流通領域２２１０のために用いられる。つまり、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルに対して２本の燃料用マニホールドが用いられ、偶数番目
の単セルに対して、残りの２本の燃料用マニホールドが用いられる。
【０１７０】
そして、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１４１，２２４３，２３４１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１４２，２２４４，２３４３によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【０１７１】
これらの２本の酸化剤用マニホールドの一方が、第１セパレータ２１００の酸化剤流通領域２１３０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、酸化剤流通領域２１３０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【０１７２】
また、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１４４，２２４１，２３４２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１４３，２２４２，２３４４によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【０１７３】
これらの２本の酸化剤用マニホールドの一方が、第２セパレータ２２００の酸化剤流通領域２２３０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、酸化剤流通領域２２３０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【０１７４】
このように、実施例２においては、合計４本の酸化剤用マニホールドが形成されており、そのうちの２本が、第１セパレータ２１００の酸化剤流通領域２１３０のために用いられ、残りの２本が第２セパレータ２２００の酸化剤流通領域２２３０のために用いられる。つまり、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルに対して２本の酸化剤用マニホールドが用いられ、偶数番目の単セルに対して、残りの２本の酸化剤用マニホールドが用いられる。
【０１７５】
そして、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１５１，２２５１，２３５１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ２１００，第２セパレータ２２００，第３セパレータ２１００ｘ，第４セパレータ２２００ｘ及びＭＥＡ２３００に形成されている貫通孔２１５２，２２５２，２３５２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。
【０１７６】
このように、合計２本の冷却水用マニホールドが形成される。このうちの一方の冷却水用マニホールドが、第３セパレータ２１００ｘと第４セパレータ２２００ｘとの間の冷却水流通領域２１７０，１２７０に対して冷却水を送り込むために用いられ、他方の冷却水用マニホールドが、冷却水を排出するために用いられる。
【０１７７】
以上のように構成される燃料電池においては、上記の通り第１セパレータ２１００とＭＥＡ２３００の間、及び第２セパレータ２２００とＭＥＡ２３００の間に、複数のガスケットが設けられる。そして、ガスケットによって密封性能を満足させるためには、ＭＥＡ２３００の両側に設けられるガスケット同士が重なるようにする必要があることについて
は、上記の従来例１の場合と同様である。
【０１７８】
＜実施例２の優れた点＞
実施例２においては、第１セパレータ２１００及び第２セパレータ２２００は、いずれも一方の面２１００ａ，２２００ａに燃料流通領域２１１０，２２１０が形成され、他方の面２１００ｂ，２２００ｂに酸化剤流通領域２１３０，２２３０が形成される。これらの燃料流通領域２１１０，２２１０及び酸化剤流通領域２１３０，２２３０は、その平面形状及びその大きさが同一となるように構成されている。
【０１７９】
そして、第１セパレータ２１００における燃料流通領域２１１０と酸化剤流通領域２１３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、４５°回転方向にずらした位置に設けられている。同様に、第２セパレータ２２００における燃料流通領域２２１０と酸化剤流通領域２２３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、４５°回転方向にずらした位置に設けられている。
【０１８０】
このような構成により、第１セパレータ２１００における燃料流通領域２１１０と第２セパレータ２２００における酸化剤流通領域２２３０は、ＭＥＡ２３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。この場合における反応領域は、図２１，２２に示すＭＥＡ２３００における領域Ｘ４に示された領域である。また、第１セパレータ２１００における酸化剤流通領域２１３０と第２セパレータ２２００における燃料流通領域２２１０は、ＭＥＡ２３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。この場合における反応領域は、図２１，２２に示すＭＥＡ２３００における領域Ｘ３に示された領域である。
【０１８１】
従って、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域（これらは反応領域にも等しい）、及び、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域（これらは反応領域にも等しい）は、それぞれ単セルの重ね合わせ方向に見て一致されている。そして、端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域と、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向に４５°ずらした位置に設けられている。
【０１８２】
以上のように、本実施例によれば、セパレータの両面にそれぞれ燃料流通領域と酸化剤流通領域を設けているため、上述した従来例２のように、１つの単セル毎に、セパレータの表面に冷却水を流す通路を設ける必要がない。そのため、複数の単セルに対して必要なセパレータの数を従来例２のように多く必要となることはない。従って、単セルの重ね合わせ方向の厚みが厚くなってしまうことを抑制でき、燃料電池の小型化を図ることができる。
【０１８３】
また、本実施例においては、各単セルにおける反応領域Ｘ３，Ｘ４は、回転方向にずれているものの、その平面形状及びその大きさは同一であることから、安定した電圧を得ることができる。
【０１８４】
そして、本実施例においては、セパレータの両面にそれぞれ形成される燃料流通領域と酸化剤流通領域が単セルの重ね合わせ方向に見てずれている。このようにすることで、燃料流通領域と酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（燃料流通用貫通孔）、及び酸化剤流通領域と燃料流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（酸化剤流通用貫通孔）が形成されている。そして、これらの貫通孔によって、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路と、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されている。
【０１８５】
このように構成されることで、従来例１の場合のように、流路溝の上にガスケットを横切らせる必要がなく、シール部分が複雑な構造になることはないので、優れた密封性能を得ることができる。
【実施例３】
【０１８６】
図２３〜図３３には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１，２では、奇数番目の単セル用の燃料用マニホールド及び酸化剤用マニホールドと、偶数番目の単セル用の燃料用マニホールド及び酸化剤用マニホールドを別々に形成する場合の構成を示したが、本実施例では、これらのマニホールドを共有させる場合の構成を示す。
【０１８７】
図２３〜図３３を参照して、本発明の実施例３に係る燃料電池を説明する。図２３は本発明の実施例３に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。なお、図２３においては、複数の単セルを備えた燃料電池のうち、一部の単セル群について、単セルの重ね合わせ方向に垂直な方向から見た部品展開図の概略図である。図２４は本発明の実施例３に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図２５は本発明の実施例３に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図２６は本発明の実施例３に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図２７は本発明の実施例３に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図２８は本発明の実施例３に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。図２９は本発明の実施例３に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図３０は本発明の実施例３に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図３１は本発明の実施例３に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。図３２は本発明の実施例３に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。図３３は本発明の実施例３に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。なお、説明の便宜上、表裏の２面を有するセパレータ及びＭＥＡについて、図２３中左側を「一方の面」、右側を「他方の面」とする。
【０１８８】
＜セルスタックの概要＞
図２３に示すように、燃料電池は、複数の第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００と、複数のＭＥＡ３３００とを備え、第１セパレータ３１００，ＭＥＡ３３００，第２セパレータ３２００，ＭＥＡ３３００，第１セパレータ３１００・・・の順に複数配置された構成である。そして、ＭＥＡ３３００と、ＭＥＡ３３００を介して対向する一対の第１セパレータ３１００の他方の面３１００ｂと第２セパレータ３２００の一方の面３２００ａ、及び、ＭＥＡ３３００と、ＭＥＡ３３００を介して対向する一対の第２セパレータ３２００の他方の面３２００ｂと第１セパレータ３１００の一方の面３１００ａとによって、それぞれ単セルが形成される。また、このように形成された単セルが、図２３に示すように、複数重ね合わせられることでセルスタックが構成される。
【０１８９】
＜セパレータ＞
第１セパレータ３１００の一方の面３１００ａと第２セパレータ３２００の一方の面３２００ａには、それぞれ、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域３１１０，３２１０が形成される。これらの燃料流通領域３１１０，３２１０は、それぞれ、第１セパレータ３１００の一方の面３１００ａ，第２セパレータ３２００の一方の面３２００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図２４，２６においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、燃料流通領域３１１０，３２１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０１９０】
第１セパレータ３１００の他方の面３１００ｂと第２セパレータ３２００の他方の面３２００ｂには、それぞれ、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域３１３０，３２３０が形成される。これらの酸化剤流通領域３１３０，３２３０は、それぞれ、第１セパレータ３１００の他方の面３１００ｂ，第２セパレータ３２００の他方の面３２００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図２５，２７においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、酸化剤流通領域３１３０，３２３０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０１９１】
また、第１セパレータ３１００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔３１２１，３１２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔３１４１，３１４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔３１５１，３１５２が設けられている。また、第２セパレータ３２００にも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔３２２１，３２２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔３２４１，３２４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔３２５１，３２５２が設けられている。これらの各貫通孔の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【０１９２】
また、第１セパレータ３１００及び第２セパレータ３２００には、ボルト用の貫通孔３１６０，３２６０も設けられている。
【０１９３】
更に、本実施例３においては、第１セパレータ３１００には、燃料流通領域３１１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔３１１１，３１１２が形成されると共に、酸化剤流通領域３１３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔３１３１，３１３２が形成されている。また、第２セパレータ３２００には、燃料流通領域３２１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔３２１１，３２１２が形成されると共に、酸化剤流通領域３２３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔３２３１，３２３２が形成されている。
【０１９４】
なお、図２４〜図２７においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０１９５】
＜マニホールドと反応領域を結ぶ通路（流路）の一部となる貫通孔＞
貫通孔３１１１は、第１セパレータ３１００の一方の面３１００ａ側の開口部が燃料流通領域３１１０に設けられる。一方、この貫通孔３１１１の他方の面３１００ｂ側の開口部は、酸化剤流通領域３１３０の外側の領域に設けられる。そして、この他方の面側の開口部と燃料用マニホールドの一部となる貫通孔３１２１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図２５参照）。このような構成により、燃料用マニホールドと燃料流通領域３１１０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ３１００における燃料流通領域３１１０が設けられた面とは反対側の面（他方の面３１００ｂ）に形成される。同様に、貫通孔３１１２によっても、燃料用マニホールドと燃料流通領域３１１０とを結ぶ通路が形成される。
【０１９６】
また、貫通孔３１３１は、第１セパレータ３１００の他方の面３１００ｂ側の開口部が酸化剤流通領域３１３０に設けられる。一方、この貫通孔３１３１の一方の面３１００ａ側の開口部は、燃料流通領域３１１０の外側の領域に設けられる。そして、この一方の面側の開口部と酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔３１４１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図２４参照）。このような構成により、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域３１３０とを結ぶ通路
の一部が、第１セパレータ３１００における酸化剤流通領域３１３０が設けられた面とは反対側の面（一方の面３１００ａ）に形成される。同様に、貫通孔３１３２によっても、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域３１３０とを結ぶ通路が形成される。
【０１９７】
＜冷却構造＞
固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低い一方で、触媒層における反応時には発熱してしまう。そのため、単セルが多数重ね合わせられる場合には、過熱防止のために、何らかの方法でセルスタックを冷却する必要がある。
【０１９８】
一般的には、従来例１でも説明したように、何セルかおきにセパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる。本実施例においては、図２３に示すように、図中のセパレータのうち、左から６番目の第４セパレータ３２００ｘと７番目の第３セパレータ３１００ｘの間に冷却水を流すようにしている。なお、単セルの数によっては、冷却構造（機構）が設けられない場合もある。また、セパレータとセパレータの間（セパレータの表面側）ではなく、セパレータの周囲（セパレータの側面側）に冷却水を流すようにする構造が設けられる場合もある。これらの場合には、冷却水用マニホールド及びこれを形成するための貫通孔が不要であることは言うまでもない。
【０１９９】
図２８，２９に示すように、第３セパレータ３１００ｘは、上述の第１セパレータ３１００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第３セパレータ３１００ｘの一方の面３１００ｃを冷却面として利用したもので、他方の面３１００ｄについては第１セパレータ３１００の他方の面３１００ｂとほぼ同一の構成である（燃料の通路の一部を構成する貫通孔３１１１，３１１２の有無のみが異なっている）。なお、第１セパレータ３１００と第３セパレータ３１００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０２００】
図３０，３１に示すように、第４セパレータ３２００ｘは、上述の第２セパレータ３２００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第４セパレータ３２００ｘの他方の面３２００ｄを冷却面として利用したもので、一方の面３２００ｃについては第２セパレータ３２００の一方の面３２００ａとほぼ同一の構成である（酸化剤の通路の一部を構成する貫通孔３２３１，３２３２の有無のみが異なっている）。なお、第２セパレータ３２００と第４セパレータ３２００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０２０１】
第３セパレータ３１００ｘの一方の面３１００ｃには、冷却水流通領域３１７０が形成されており、第４セパレータ３２００ｘの他方の面３２００ｄには、冷却水流通領域３２７０が形成されている。冷却水流通領域３１７０は、第３セパレータ３１００ｘの一方の面３１００ｃに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成され、冷却水流通領域３２７０は、第４セパレータ３２００ｘの他方の面３２００ｄに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。
【０２０２】
ただし、単一のガスケットによって、冷却水流通領域３１７０側の流路溝と、冷却水流通領域３２７０側の流路溝が取り囲まれる。つまり、ガスケットの一方の面が第３セパレータ３１００ｘの一方の面３１００ｃに密着し、ガスケットの他方の面が第４セパレータ３２００ｘの他方の面３２００ｄに密着するように構成される。
【０２０３】
なお、図２８〜図３１においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、冷却水流通領域３１７０，３２７０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。また、この実施例３においては、冷却水流通領域３１７０，３２７０のいずれにも複数の流路溝が形成される場合を説明した
が、複数の流路溝は、いずれか一方にのみ設け、他方は平面でも構わない。
【０２０４】
また、第３セパレータ３１００ｘにも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔３１２１，３１２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔３１４１，３１４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔３１５１，３１５２が設けられている。また、第４セパレータ３２００ｘにも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔３２２１，３２２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔３２４１，３２４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔３２５１，３２５２が設けられている。
【０２０５】
そして、これらの貫通孔３１２１，３１２２，３１４１，３１４２，３１５１，３１５２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。ただし、貫通孔３１５１，３１５２に関しては、一方の面３１００ｃ側の開口部は、両者が同一領域（冷却水流通領域３１７０）に設けられるように、ガスケットによって取り囲まれている。また、貫通孔３２５１，３２５２に関しては、他方の面３２００ｄ側の開口部は、両者が同一領域（冷却水流通領域３２７０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。
【０２０６】
なお、図２８〜図３１においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０２０７】
＜ＭＥＡ＞
ＭＥＡ３３００は、電解質膜の両面に、それぞれ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられたものであり、電解質膜の一方の面がカソードとして機能し、他方の面がアノードとして機能する。図３２にはＭＥＡ３３００の一方の面３３００ａが示されており、図３３にはＭＥＡ３３００の他方の面３３００ｂが示されている。
【０２０８】
この実施例３におけるＭＥＡ３３００は、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘの表裏面と同一の形状及び大きさの電解質膜を備え、反応領域にのみ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられている。図３２，３３において点線で示すＸ５に囲まれた領域又はＸ６に囲まれた領域が反応する領域、すなわち、触媒層とガス拡散層が設けられた領域である。なお、Ｘ５に囲まれた領域は、第１セパレータ３１００の酸化剤流通領域３１３０及び第２セパレータ３２００の燃料流通領域３２１０と一致する。また、Ｘ６に囲まれた領域は、第１セパレータ３１００の燃料流通領域３１１０及び第２セパレータ３２００の酸化剤流通領域３２３０と一致する。
【０２０９】
また、ＭＥＡ３３００にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔３３２１，３３２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔３３４１，３３４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔３３５１，３３５２が設けられている。なお、これらの貫通孔の開口部も、ガスケットによりそれぞれ取り囲まれて、ガスケットにより囲まれた領域には、各流体が流通される。ただし、説明の便宜上、ガスケットのシールラインについては省略し、貫通孔の内側にのみ、流れる流体に対応したハッチングを示している。これは、反応領域がＸ５とＸ６の場合とで、ガスケットのシールラインが異なるため、シールラインを示すと図が煩雑になってしまうためである。
【０２１０】
＜セルスタックの詳細＞
上記のように構成される第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００及びＭＥＡ３３００が、図２３に示すように、第１セパレータ３１００，ＭＥＡ３３００，第２セパ
レータ３２００，ＭＥＡ３３００，第１セパレータ３１００・・・の順に複数重ね合わせられる。そして、何セルかおきには、冷却水を流すための通路が設けられた第３セパレータ３１００ｘ及び第４セパレータ３２００ｘが並んだ状態で２つのＭＥＡ３３００の間に重ね合わせられる。
【０２１１】
なお、これら第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００に設けられた貫通孔３１６０，３２６０，３３６０によってボルトを通すための連通孔が形成される。この連通孔に通されたボルトによって、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００は連結固定される。
【０２１２】
このように第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００が複数重ね合わせられた状態において、各々に形成されている貫通孔３１２１，３２２１，３３２１は連通する。また、第１セパレータ３１００とＭＥＡ３３００の間，ＭＥＡ３３００と第２セパレータ３２００の間，ＭＥＡ３３００と第４セパレータ３２００ｘの間，第４セパレータ３２００ｘと第３セパレータ３１００ｘの間、及び、第３セパレータ３１００ｘとＭＥＡ３３００の間には、上記の貫通孔３１２１，３２２１，３３２１の開口部を取り囲むようにガスケットによりシールされる。これにより、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０２１３】
また、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００に形成されている貫通孔３１２２，３２２２，３３２２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０２１４】
これらの２本の燃料用マニホールドの一方が、第１セパレータ３１００の燃料流通領域３１１０及び第２セパレータ３２００の燃料流通領域３２１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、燃料流通領域３１１０，３２１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【０２１５】
そして、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００に形成されている貫通孔３１４１，３２４１，３３４１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００に形成されている貫通孔３１４２，３２４２，３３４２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【０２１６】
これらの２本の酸化剤用マニホールドの一方が、第１セパレータ３１００の酸化剤流通領域３１３０及び第２セパレータ３２００の酸化剤流通領域３２３０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、酸化剤流通領域３１３０，３２３０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【０２１７】
このように、本実施例３では、実施例１，２の場合とは異なり、全ての単セルに対して、共有の燃料用マニホールド及び酸化剤用マニホールドが用いられる。このように、マニホールドを共有できるようになったのは、本実施例では、４隅を有する略四角形のセパレータにおいて、貫通孔３１１１と貫通孔３２１１を同一の隅側に配置し、貫通孔３１１２と貫通孔３２１２を同一の隅側に配置し、貫通孔３１３１と貫通孔３２３１を同一の隅側にし、貫通孔３１３２と貫通孔３２３２を同一の隅側にしたことにより、位置の異なる貫
通孔に対してマニホールドと結ぶ通路（流路溝）を分配し易くなったことによるものである。
【０２１８】
そして、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００に形成されている貫通孔３１５１，３２５１，３３５１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ３１００，第２セパレータ３２００，第３セパレータ３１００ｘ，第４セパレータ３２００ｘ及びＭＥＡ３３００に形成されている貫通孔３１５２，３２５２，３３５２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。
【０２１９】
このように、合計２本の冷却水用マニホールドが形成される。このうちの一方の冷却水用マニホールドが、第３セパレータ３１００ｘと第４セパレータ３２００ｘとの間の冷却水流通領域３１７０，３２７０に対して冷却水を送り込むために用いられ、他方の冷却水用マニホールドが、冷却水を排出するために用いられる。
【０２２０】
以上のように構成される燃料電池においては、上記の通り第１セパレータ３１００とＭＥＡ３３００の間、及び第２セパレータ３２００とＭＥＡ３３００の間に、複数のガスケットが設けられる。そして、ガスケットによって密封性能を満足させるためには、ＭＥＡ３３００の両側に設けられるガスケット同士が重なるようにする必要があることについては、上記の従来例１の場合と同様である。
【０２２１】
＜実施例３の優れた点＞
実施例３においては、第１セパレータ３１００及び第２セパレータ３２００は、いずれも一方の面３１００ａ，３２００ａに燃料流通領域３１１０，３２１０が形成され、他方の面３１００ｂ，３２００ｂに酸化剤流通領域３１３０，３２３０が形成される。これらの燃料流通領域３１１０，３２１０及び酸化剤流通領域３１３０，３２３０は、その平面形状及びその大きさが同一となるように構成されている。
【０２２２】
そして、第１セパレータ３１００における燃料流通領域３１１０と酸化剤流通領域３１３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられている。同様に、第２セパレータ３２００における燃料流通領域３２１０と酸化剤流通領域３２３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられている。
【０２２３】
このような構成により、第１セパレータ３１００における燃料流通領域３１１０と第２セパレータ３２００における酸化剤流通領域３２３０は、ＭＥＡ３３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。この場合における反応領域は、図３２，３３に示すＭＥＡ３３００における領域Ｘ６に示された領域である。また、第１セパレータ３１００における酸化剤流通領域３１３０と第２セパレータ３２００における燃料流通領域３２１０は、ＭＥＡ３３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。この場合における反応領域は、図３２，３３に示すＭＥＡ３３００における領域Ｘ５に示された領域である。
【０２２４】
従って、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域（これらは反応領域にも等しい）、及び、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域（これらは反応領域にも等しい）は、それぞれ単セルの重ね合わせ方向に見て一致されている。そして、端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域と、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域は、単セルの重ね
合わせ方向に見て回転方向に９０°ずらした位置に設けられている。
【０２２５】
以上のように、本実施例によれば、セパレータの両面にそれぞれ燃料流通領域と酸化剤流通領域を設けているため、上述した従来例２のように、１つの単セル毎に、セパレータの表面に冷却水を流す通路を設ける必要がない。そのため、複数の単セルに対して必要なセパレータの数を従来例２のように多く必要となることはない。従って、単セルの重ね合わせ方向の厚みが厚くなってしまうことを抑制でき、燃料電池の小型化を図ることができる。
【０２２６】
また、本実施例においては、各単セルにおける反応領域Ｘ５，Ｘ６は、回転方向にずれているものの、その平面形状及びその大きさは同一であることから、安定した電圧を得ることができる。
【０２２７】
そして、本実施例においては、セパレータの両面にそれぞれ形成される燃料流通領域と酸化剤流通領域が単セルの重ね合わせ方向に見てずれている。このようにすることで、燃料流通領域と酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（燃料流通用貫通孔）、及び酸化剤流通領域と燃料流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（酸化剤流通用貫通孔）が形成されている。そして、これらの貫通孔によって、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路と、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されている。
【０２２８】
このように構成されることで、従来例１の場合のように、流路溝の上にガスケットを横切らせる必要がなく、シール部分が複雑な構造になることはないので、優れた密封性能を得ることができる。
【０２２９】
また、本実施例においては、マニホールドを全ての単セルに対して利用させるように構成したことで、実施例１，２に比べて、マニホールドの数を半減させることができ、より一層構成を簡略化することができる。
【実施例４】
【０２３０】
図３４〜図４５には、本発明の実施例４が示されている。上記実施例１〜３では、奇数番目の単セルにおける反応領域と偶数番目の単セルにおける反応領域がずれている場合の構成を示したが、本実施例では、反応領域が、単セルの重ね合わせ方向に見て一致している場合の構成を示す。
【０２３１】
図３４〜図４５を参照して、本発明の実施例４に係る燃料電池を説明する。図３４は本発明の実施例４に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。なお、図３４においては、複数の単セルを備えた燃料電池のうち、一部の単セル群について、単セルの重ね合わせ方向に垂直な方向から見た部品展開図の概略図である。図３５は本発明の実施例４に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図３６は本発明の実施例４に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図３７は本発明の実施例４に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図３８は本発明の実施例４に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図３９は本発明の実施例４に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。図４０は本発明の実施例４に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。図４１は本発明の実施例４に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。図４２は本発明の実施例４に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。図４３は本発明の実施例４に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。図
４４は本発明の実施例４に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。図４５は本発明の実施例４に係る燃料電池の断面図の一部である。なお、図４５において、第１セパレータの断面は、図３５，３６のＣＣ断面であり、第２セパレータの断面は、図３７，３８のＣＣ断面であり、ＭＥＡの断面は図４３，４４のＣＣ断面である。また、図４５においては、複数重ね合わせられた単セルのうちの隣接する２つの単セルの部分のみを示している。なお、説明の便宜上、表裏の２面を有するセパレータ及びＭＥＡについて、図３４中左側を「一方の面」、右側を「他方の面」とする。
【０２３２】
＜セルスタックの概要＞
図３４に示すように、燃料電池は、複数の第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００と、複数のＭＥＡ４３００とを備え、第１セパレータ４１００，ＭＥＡ４３００，第２セパレータ４２００，ＭＥＡ４３００，第１セパレータ４１００・・・の順に複数配置された構成である。そして、ＭＥＡ４３００と、ＭＥＡ４３００を介して対向する一対の第１セパレータ４１００の他方の面４１００ｂと第２セパレータ４２００の一方の面４２００ａ、及び、ＭＥＡ４３００と、ＭＥＡ４３００を介して対向する一対の第２セパレータ４２００の他方の面４２００ｂと第１セパレータ４１００の一方の面４１００ａとによって、それぞれ単セルが形成される。また、このように形成された単セルが、図３４に示すように、複数重ね合わせられることでセルスタックが構成される。
【０２３３】
＜セパレータ＞
第１セパレータ４１００の一方の面４１００ａと第２セパレータ４２００の一方の面４２００ａには、それぞれ、アノードに燃料を送り込む燃料流通領域４１１０，４２１０が形成される。これらの燃料流通領域４１１０，４２１０は、それぞれ、第１セパレータ４１００の一方の面４１００ａ，第２セパレータ４２００の一方の面４２００ａに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図３５，３７においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、燃料流通領域４１１０，４２１０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０２３４】
第１セパレータ４１００の他方の面４１００ｂと第２セパレータ４２００の他方の面４２００ｂには、それぞれ、カソードに酸化剤を送り込む酸化剤流通領域４１３０，４２３０が形成される。これらの酸化剤流通領域４１３０，４２３０は、それぞれ、第１セパレータ４１００の他方の面４１００ｂ，第２セパレータ４２００の他方の面４２００ｂに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。なお、図３６，３８においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、酸化剤流通領域４１３０，４２３０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。
【０２３５】
また、第１セパレータ４１００には、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔４１２１，４１２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔４１４１，４１４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔４１５１，４１５２が設けられている。また、第２セパレータ４２００にも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔４２２１，４２２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔４２４１，４２４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔４２５１，４２５２が設けられている。これらの各貫通孔の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。
【０２３６】
また、第１セパレータ４１００及び第２セパレータ４２００には、ボルト用の貫通孔４１６０，４２６０も設けられている。
【０２３７】
更に、本実施例４においては、第１セパレータ４１００には、燃料流通領域４１１０に
、燃料の流通する通路となる貫通孔４１１１，４１１２が形成されると共に、酸化剤流通領域４１３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔４１３１，４１３２が形成されている。また、第２セパレータ４２００には、燃料流通領域４２１０に、燃料の流通する通路となる貫通孔４２１１，４２１２が形成されると共に、酸化剤流通領域４２３０に酸化剤の流通する通路となる貫通孔４２３１，４２３２が形成されている。
【０２３８】
なお、図３５〜図３８においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０２３９】
＜マニホールドと反応領域を結ぶ通路（流路）の一部となる貫通孔＞
貫通孔４１１１は、第１セパレータ４１００の一方の面４１００ａ側の開口部が燃料流通領域４１１０に設けられる。一方、この貫通孔４１１１の他方の面４１００ｂ側の開口部は、酸化剤流通領域４１３０の外側の領域に設けられる。そして、この他方の面側の開口部と燃料用マニホールドの一部となる貫通孔４１２１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図３６参照）。このような構成により、燃料用マニホールドと燃料流通領域４１１０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ４１００における燃料流通領域４１１０が設けられた面とは反対側の面（他方の面４１００ｂ）に形成される。同様に、貫通孔４１１２によっても、燃料用マニホールドと燃料流通領域４１１０とを結ぶ通路が形成される。
【０２４０】
また、貫通孔４１３１は、第１セパレータ４１００の他方の面４１００ｂ側の開口部が酸化剤流通領域４１３０に設けられる。一方、この貫通孔４１３１の一方の面４１００ａ側の開口部は、燃料流通領域４１１０の外側の領域に設けられる。そして、この一方の面側の開口部と酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔４１４１の開口部を結ぶ流路溝が設けられると共に、これらを取り囲むようにしてガスケットが設けられる（図３５参照）。このような構成により、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域４１３０とを結ぶ通路の一部が、第１セパレータ４１００における酸化剤流通領域４１３０が設けられた面とは反対側の面（一方の面４１００ａ）に形成される。同様に、貫通孔４１３２によっても、酸化剤用マニホールドと酸化剤流通領域４１３０とを結ぶ通路が形成される。
【０２４１】
＜冷却構造＞
固体高分子型燃料電池は、作動温度が比較的低い一方で、触媒層における反応時には発熱してしまう。そのため、単セルが多数重ね合わせられる場合には、過熱防止のために、何らかの方法でセルスタックを冷却する必要がある。
【０２４２】
一般的には、従来例１でも説明したように、何セルかおきにセパレータの表面に冷却水を流す通路が設けられる。本実施例においては、図３４に示すように、図中のセパレータのうち、左から６番目の第４セパレータ４２００ｘと７番目の第３セパレータ４１００ｘの間に冷却水を流すようにしている。なお、単セルの数によっては、冷却構造（機構）が設けられない場合もある。また、セパレータとセパレータの間（セパレータの表面側）ではなく、セパレータの周囲（セパレータの側面側）に冷却水を流すようにする構造が設けられる場合もある。これらの場合には、冷却水用マニホールド及びこれを形成するための貫通孔が不要であることは言うまでもない。
【０２４３】
図３９，４０に示すように、第３セパレータ４１００ｘは、上述の第１セパレータ４１００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第３セパレータ４１００ｘの一方の面４１００ｃを冷却面として利用したもので、他方の面４１００ｄについては第１セパレータ４１００の他方の面４１００ｂとほぼ同一の構成である（燃料の
通路の一部を構成する貫通孔４１１１，４１１２の有無のみが異なっている）。なお、第１セパレータ４１００と第３セパレータ４１００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０２４４】
図４１，４２に示すように、第４セパレータ４２００ｘは、上述の第２セパレータ４２００のうちの１面を冷却面として構成したものである。より具体的には、第４セパレータ４２００ｘの他方の面４２００ｄを冷却面として利用したもので、一方の面４２００ｃについては第２セパレータ４２００の一方の面４２００ａとほぼ同一の構成である（酸化剤の通路の一部を構成する貫通孔４２３１，４２３２の有無のみが異なっている）。なお、第２セパレータ４２００と第４セパレータ４２００ｘにおいては、同一の構成については同一の符号を付している。
【０２４５】
第３セパレータ４１００ｘの一方の面４１００ｃには、冷却水流通領域４１７０が形成されており、第４セパレータ４２００ｘの他方の面４２００ｄには、冷却水流通領域４２７０が形成されている。冷却水流通領域４１７０は、第３セパレータ４１００ｘの一方の面４１００ｃに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成され、冷却水流通領域４２７０は、第４セパレータ４２００ｘの他方の面４２００ｄに形成された複数の流路溝と、複数の流路溝を取り囲むガスケットにより形成される。
【０２４６】
ただし、単一のガスケットによって、冷却水流通領域４１７０側の流路溝と、冷却水流通領域４２７０側の流路溝が取り囲まれる。つまり、ガスケットの一方の面が第３セパレータ４１００ｘの一方の面４１００ｃに密着し、ガスケットの他方の面が第４セパレータ４２００ｘの他方の面４２００ｄに密着するように構成される。
【０２４７】
なお、図３９〜図４２においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示し、流路溝の一部のみを太い実線で示している。そして、冷却水流通領域４１７０，４２７０は、一点鎖線で囲まれたハッチングで示した部分である。また、この実施例４においては、冷却水流通領域４１７０，４２７０のいずれにも複数の流路溝が形成される場合を説明したが、複数の流路溝は、いずれか一方にのみ設け、他方は平面でも構わない。
【０２４８】
また、第３セパレータ４１００ｘにも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔４１２１，４１２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔４１４１，４１４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔４１５１，４１５２が設けられている。また、第４セパレータ４２００ｘにも同様に、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔４２２１，４２２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔４２４１，４２４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔４２５１，４２５２が設けられている。
【０２４９】
そして、これらの貫通孔４１２１，４１２２，４１４１，４１４２，４１５１，４１５２の開口部は、いずれもガスケットによって、それぞれ取り囲まれている。ただし、貫通孔４１５１，４１５２に関しては、一方の面４１００ｃ側の開口部は、両者が同一領域（冷却水流通領域４１７０）に設けられるように、ガスケットによって取り囲まれている。また、貫通孔４２５１，４２５２に関しては、他方の面４２００ｄ側の開口部は、両者が同一領域（冷却水流通領域４２７０）に設けられるようにガスケットによって取り囲まれている。
【０２５０】
なお、図３９〜図４２においては、ガスケットのシールラインを一点鎖線で示している。これらのガスケットによって囲まれた領域内に、各流体（燃料，酸化剤，冷却水）が流通されるように構成されている。また、各図における各流体の流通領域は、流体の種類に対応させて、それぞれ異なるハッチングにより示されている。
【０２５１】
＜ＭＥＡ＞
ＭＥＡ４３００は、電解質膜の両面に、それぞれ触媒層とガス拡散層が一体的に設けられたものであり、電解質膜の一方の面がカソードとして機能し、他方の面がアノードとして機能する。図４３にはＭＥＡ４３００の一方の面４３００ａが示されており、図４４にはＭＥＡ４３００の他方の面４３００ｂが示されている。また、図４５には、ＭＥＡ４３００の断面図も示されている。
【０２５２】
本実施例４におけるＭＥＡ４３００は、上記実施例１〜３とは異なり、電解質膜４３０１は反応領域付近にのみ設けられ、その周囲は、樹脂シートなどからなるサブガスケット４３０３により構成されている。すなわち、ＭＥＡ４３００は、電解質膜４３０１と、その両面に一体的に設けられる、触媒層とガス拡散層からなる層４３０２と、電解質膜４３０１の周囲に設けられ、電解質膜４３０１に接合されるサブガスケット４３０３とを備えている。
【０２５３】
サブガスケット４３０３は、その外周が、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘの外周と同一の形状及び大きさで構成される。そして、サブガスケット４３０３の中央に、略正方形の孔が形成され、この孔の部分に電解質膜４３０１が設けられている。なお、電解質膜４３０１の外周付近と、サブガスケット４３０３の中央に形成された孔の周囲は接合されている。
【０２５４】
本実施例においては、電解質膜４３０１の両面の略全域に、触媒層とガス拡散層からなる層４３０２が一体的に設けられており、電解質膜４３０１の略全体が反応領域となる。そして、この反応領域は、第１セパレータ４１００の酸化剤流通領域４１３０及び第２セパレータ４２００の燃料流通領域４２１０（図中点線Ｘ７に囲まれた領域）と、第１セパレータ４１００の燃料流通領域４１１０及び第２セパレータ４２００の酸化剤流通領域４２３０（図中点線Ｘ８に囲まれた領域）のうち、単セルの重ね合わせ方向に見て重なる領域に設けられている。
【０２５５】
このように構成されることで、本実施例では、各単セルにおける反応領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て全て一致している。
【０２５６】
また、ＭＥＡ４３００にも、燃料用マニホールドの一部となる貫通孔４３２１，４３２２と、酸化剤用マニホールドの一部となる貫通孔４３４１，４３４２と、冷却水用マニホールドの一部となる貫通孔４３５１，４３５２が設けられている。なお、これらの貫通孔の開口部も、ガスケットによりそれぞれ取り囲まれて、ガスケットにより囲まれた領域には、各流体が流通される。ただし、説明の便宜上、ガスケットのシールラインについては省略し、貫通孔の内側にのみ、流れる流体に対応したハッチングを示している。これは、燃料の流通される領域がＸ７とＸ８の場合とで、ガスケットのシールラインが異なるため、シールラインを示すと図が煩雑になってしまうためである。
【０２５７】
＜セルスタックの詳細＞
上記のように構成される第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００及びＭＥＡ４３００が、図３４に示すように、第１セパレータ４１００，ＭＥＡ４３００，第２セパレータ４２００，ＭＥＡ４３００，第１セパレータ４１００・・・の順に複数重ね合わせられる。そして、何セルかおきには、冷却水を流すための通路が設けられた第３セパレータ４１００ｘ及び第４セパレータ４２００ｘが並んだ状態で２つのＭＥＡ４３００の間に重ね合わせられる。
【０２５８】
なお、これら第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００に設けられた貫通孔４１６０，４
２６０，４３６０によってボルトを通すための連通孔が形成される。この連通孔に通されたボルトによって、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００は連結固定される。
【０２５９】
このように第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００が複数重ね合わせられた状態において、各々に形成されている貫通孔４１２１，４２２１，４３２１は連通する。また、第１セパレータ４１００とＭＥＡ４３００の間，ＭＥＡ４３００と第２セパレータ４２００の間，ＭＥＡ４３００と第４セパレータ４２００ｘの間，第４セパレータ４２００ｘと第３セパレータ４１００ｘの間、及び、第３セパレータ４１００ｘとＭＥＡ４３００の間には、上記の貫通孔４１２１，４２２１，４３２１の開口部を取り囲むようにガスケットによりシールされる。これにより、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０２６０】
また、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００に形成されている貫通孔４１２２，４２２２，４３２２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の燃料用マニホールドが形成される。
【０２６１】
これらの２本の燃料用マニホールドの一方が、第１セパレータ４１００の燃料流通領域４１１０及び第２セパレータ４２００の燃料流通領域４２１０に対して燃料を送り込むために用いられ、他方が、燃料流通領域４１１０，４２１０から残った燃料を排出するために用いられる。
【０２６２】
そして、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００に形成されている貫通孔４１４１，４２４１，４３４１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００に形成されている貫通孔４１４２，４２４２，４３４２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の酸化剤用マニホールドが形成される。
【０２６３】
これらの２本の酸化剤用マニホールドの一方が、第１セパレータ４１００の酸化剤流通領域４１３０及び第２セパレータ４２００の酸化剤流通領域４２３０に対して酸化剤を送り込むために用いられ、他方が、酸化剤流通領域４１３０，４２３０から残った酸化剤及び反応により生じた水を排出するために用いられる。
【０２６４】
このように、本実施例４では、実施例１，２の場合とは異なり、全ての単セルに対して、共有の燃料用マニホールド及び酸化剤用マニホールドが用いられる。このように、マニホールドを共有できるようになったのは、本実施例では、４隅を有する略四角形のセパレータにおいて、貫通孔４１１１と貫通孔４２１１を同一の隅側に配置し、貫通孔４１１２と貫通孔４２１２を同一の隅側に配置し、貫通孔４１３１と貫通孔４２３１を同一の隅側にし、貫通孔４１３２と貫通孔４２３２を同一の隅側にしたことにより、位置の異なる貫通孔に対してマニホールドと結ぶ通路（流路溝）を分配し易くなったことによるものである。
【０２６５】
そして、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００に形成されている貫通孔４１５１，４２５１，４３５１によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。また、第１セパレータ４１００，第２セパレータ４２００
，第３セパレータ４１００ｘ，第４セパレータ４２００ｘ及びＭＥＡ４３００に形成されている貫通孔４１５２，４２５２，４３５２によっても、同様に、単セルの重ね合わせ方向に貫通する１本の冷却水用マニホールドが形成される。
【０２６６】
このように、合計２本の冷却水用マニホールドが形成される。このうちの一方の冷却水用マニホールドが、第３セパレータ４１００ｘと第４セパレータ４２００ｘとの間の冷却水流通領域４１７０，４２７０に対して冷却水を送り込むために用いられ、他方の冷却水用マニホールドが、冷却水を排出するために用いられる。
【０２６７】
以上のように構成される燃料電池においては、上記の通り第１セパレータ４１００とＭＥＡ４３００の間、及び第２セパレータ４２００とＭＥＡ４３００の間に、複数のガスケットが設けられる。そして、ガスケットによって密封性能を満足させるためには、ＭＥＡ４３００の両側に設けられるガスケット同士が重なるようにする必要があることについては、上記の従来例１の場合と同様である。
【０２６８】
＜実施例４の優れた点＞
実施例４においては、第１セパレータ４１００及び第２セパレータ４２００は、いずれも一方の面４１００ａ，４２００ａに燃料流通領域４１１０，４２１０が形成され、他方の面４１００ｂ，４２００ｂに酸化剤流通領域４１３０，４２３０が形成される。これらの燃料流通領域４１１０，４２１０及び酸化剤流通領域４１３０，４２３０は、その平面形状及びその大きさが同一となるように構成されている。
【０２６９】
そして、第１セパレータ４１００における燃料流通領域４１１０と酸化剤流通領域４１３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられている。同様に、第２セパレータ４２００における燃料流通領域４２１０と酸化剤流通領域４２３０は、単セルの重ね合わせ方向に見て、９０°回転方向にずらした位置に設けられている。
【０２７０】
このような構成により、第１セパレータ４１００における燃料流通領域４１１０と第２セパレータ４２００における酸化剤流通領域４２３０は、ＭＥＡ４３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。また、第１セパレータ４１００における酸化剤流通領域４１３０と第２セパレータ４２００における燃料流通領域４２１０は、ＭＥＡ４３００を介して、単セルの重ね合わせ方向に見て一致する。
【０２７１】
従って、冷却用の通路が形成されたセパレータを除くもので構成されるセルスタックのうちある単セルから奇数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域、及び、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域と酸化剤流通領域は、それぞれ単セルの重ね合わせ方向に見て一致されている。そして、端から奇数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域と、端から偶数番目の単セルにおける燃料流通領域及び酸化剤流通領域は、単セルの重ね合わせ方向に見て回転方向に９０°ずらした位置に設けられている。
【０２７２】
以上のように、本実施例によれば、セパレータの両面にそれぞれ燃料流通領域と酸化剤流通領域を設けているため、上述した従来例２のように、１つの単セル毎に、セパレータの表面に冷却水を流す通路を設ける必要がない。そのため、複数の単セルに対して必要なセパレータの数を従来例２のように多く必要となることはない。従って、単セルの重ね合わせ方向の厚みが厚くなってしまうことを抑制でき、燃料電池の小型化を図ることができる。
【０２７３】
また、本実施例においては、各単セルにおける反応領域は、単セルの重ね合わせ方向に
見て、全て一致しているため、安定した電圧を得ることができるだけでなく、熱分布を一様にすることができる。
【０２７４】
そして、本実施例においては、セパレータの両面にそれぞれ形成される燃料流通領域と酸化剤流通領域が単セルの重ね合わせ方向に見てずれている。このようにすることで、燃料流通領域と酸化剤流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（燃料流通用貫通孔）、及び酸化剤流通領域と燃料流通領域の外側の領域とを連通する貫通孔（酸化剤流通用貫通孔）が形成されている。そして、これらの貫通孔によって、燃料用マニホールドとアノードとを結ぶ燃料流通経路と、酸化剤用マニホールドとカソードとを結ぶ酸化剤流通経路が形成されている。
【０２７５】
このように構成されることで、従来例１の場合のように、流路溝の上にガスケットを横切らせる必要がなく、シール部分が複雑な構造になることはないので、優れた密封性能を得ることができる。
【０２７６】
また、本実施例においては、マニホールドを全ての単セルに対して利用させるように構成したことで、実施例１，２に比べて、マニホールドの数を半減させることができ、より一層構成を簡略化することができる。
【０２７７】
なお、本実施例では、上記実施例３におけるＭＥＡの変形例を示したが、上記実施例１，２においても、本実施例で説明したサブガスケットを有するＭＥＡを適用することで、各単セルにおける反応領域を、単セルの重ね合わせ方向に見て全て一致させる構成とすることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０２７８】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図４】図４は本発明の実施例１に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図５】図５は本発明の実施例１に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図６】図６は本発明の実施例１に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図７】図７は本発明の実施例１に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図８】図８は本発明の実施例１に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図９】図９は本発明の実施例１に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図１０】図１０は本発明の実施例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例２に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例２に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図１４】図１４は本発明の実施例２に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図１５】図１５は本発明の実施例２に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図１６】図１６は本発明の実施例２に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図１７】図１７は本発明の実施例２に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図１８】図１８は本発明の実施例２に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図１９】図１９は本発明の実施例２に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図２０】図２０は本発明の実施例２に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図２１】図２１は本発明の実施例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。
【図２２】図２２は本発明の実施例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。
【図２３】図２３は本発明の実施例３に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。
【図２４】図２４は本発明の実施例３に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図２５】図２５は本発明の実施例３に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図２６】図２６は本発明の実施例３に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図２７】図２７は本発明の実施例３に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図２８】図２８は本発明の実施例３に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図２９】図２９は本発明の実施例３に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図３０】図３０は本発明の実施例３に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図３１】図３１は本発明の実施例３に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図３２】図３２は本発明の実施例３に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。
【図３３】図３３は本発明の実施例３に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。
【図３４】図３４は本発明の実施例４に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。
【図３５】図３５は本発明の実施例４に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図３６】図３６は本発明の実施例４に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図３７】図３７は本発明の実施例４に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図３８】図３８は本発明の実施例４に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図３９】図３９は本発明の実施例４に係る燃料電池における第３セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図４０】図４０は本発明の実施例４に係る燃料電池における第３セパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図４１】図４１は本発明の実施例４に係る燃料電池における第４セパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図４２】図４２は本発明の実施例４に係る燃料電池における第４セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図４３】図４３は本発明の実施例４に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。
【図４４】図４４は本発明の実施例４に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。
【図４５】図４５は本発明の実施例４に係る燃料電池の断面図の一部である。
【図４６】図４６は従来例１に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。
【図４７】図４７は従来例１に係る燃料電池におけるセパレータの一方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図４８】図４８は従来例１に係る燃料電池におけるセパレータの他方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図４９】図４９は従来例１に係る燃料電池における冷却面が設けられたセパレータにおける冷却面側の平面図である。
【図５０】図５０は従来例１に係る燃料電池における冷却面が設けられたセパレータにおける冷却面側の平面図である。
【図５１】図５１は従来例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。
【図５２】図５２は従来例１に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。
【図５３】図５３は従来例２に係る燃料電池の基本的構成を示す概略構成図である。
【図５４】図５４は従来例２に係る燃料電池における第１セパレータの一方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図５５】図５５は従来例２に係る燃料電池における第１セパレータの他方の面（アノード側の面）の平面図である。
【図５６】図５６は従来例２に係る燃料電池における第２セパレータの一方の面（カソード側の面）の平面図である。
【図５７】図５７は従来例２に係る燃料電池における第２セパレータの他方の面（冷却側の面）の平面図である。
【図５８】図５８は従来例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの一方の面の平面図である。
【図５９】図５９は従来例２に係る燃料電池におけるＭＥＡの他方の面の平面図である。
【符号の説明】
【０２７９】
１１００，２１００，３１００，４１００  第１セパレータ
１１１０，２１１０，３１１０，４１１０  燃料流通領域
１１３０，２１３０，３１３０，４１３０  酸化剤流通領域
１２００，２２００，３２００，４２００  第２セパレータ
１２１０，２２１０，３２１０，４２１０  燃料流通領域
１２３０，２２３０，３２３０，４２３０  酸化剤流通領域
１１００ｘ，２１００ｘ，３１００ｘ，４１００ｘ  第３セパレータ
１１７０，２１７０，３１７０，４１７０  冷却水流通領域
１２００ｘ，２２００ｘ，３２００ｘ，４２００ｘ  第４セパレータ
１２７０，２２７０，３２７０，４２７０  冷却水流通領域
１３００，２３００，３３００，４３００  ＭＥＡ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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